05 pinctrl和gpio子系统
笔记说明¶
主要参考的文章
正点原子《I.MX6U 嵌入式 Linux 驱动开发指南 V1.81》
韦东山《01_嵌入式Linux应用开发完全手册V5.1_IMX6ULL_Pro开发板》
上一节使用的设备树，但是还是把寄存器信息等，进行ioremap。
内核的pinctrl子系统和gpio子系统已经可以自己映射和初始化。所以我们可以直接配置设备树初始化，并且使用内核控制GPIO的方式。
pinctrl 子系统主要工作内容如下：
1、获取设备树中 pin 信息。
2、根据获取到的 pin 信息来设置 pin 的复用功能
3、根据获取到的 pin 信息来设置 pin 的电气特性，比如上/下拉、速度、驱动能力等。对于我们使用者来讲，只需要在设备树里面设置好某个 pin 的相关属性即可，其他的初始化工作均由 pinctrl 子系统来完成，pinctrl 子系统源码目录为 drivers/pinctrl。
pinctrl 配置好以后就是设置 gpio 了
如在节点信息中，配置某个属性
这里就是配置gpio17为低电平有效。
本节源码路径02_Firmware/05_led_drv_pinctrl_gpio
设备树编写¶
这一部分的设备树，编写方式和上一节不太一样，先贴代码。
// Definitions for gpio-key module
/dts-v1/;
/plugin/;
/ {
compatible = "brcm,bcm2835";
fragment@0{
target-path = "/";
__overlay__ {
shbled: shbled@0 {
compatible = "shb-led";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&shbled_pins>;
status = "okay";
led1-gpios = <&gpio 17 0>; //17引脚低电平有效
led2-gpios = <&gpio 27 0>;
led3-gpios = <&gpio 22 0>;
led4-gpios = <&gpio 23 0>;
};
};
};
fragment@1 {
// Configure the gpio pin controller
target = <&gpio>;
__overlay__ {
shbled_pins: shbled_pins@0 {
brcm,pins = <17 27 22 23>; // gpio number
brcm,function = <1 1 1 1>; // 0 = input, 1 = output
brcm,pull = <2 2 2 2>; // 0 = none, 1 = pull down, 2 = pull up
};
};
};
};
观察上述设备树，我们先在根节点目录下定义了一个shbled的设备节点，然后在里面，定义了几个led的引脚和低电平有效，pinctrl的初始化方式是shbled_pins，这个会在gpio节点下再次定义，主要是配置初始化的方式，输入还是输出，是否上拉等。
Driver文件编写¶
driver文件编写就和之前差的有点多，但是也不是太多，主要就是gpio的控制方式不需要我们来控制寄存器处理了。
还有就是为了方便管理变量，我将全部的变量保存到了一个结构体中，后面不做说明
typedef struct{
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct device_node *node; /* LED 设备节点 */
struct class *class; //类
struct device *device; //设备
int led_gpio[4];
}led_dev_t;
static led_dev_t led_dev;
编写的话，分为老的一套gpio的API，以及新的gpiod的API，但是有时候感觉老的好用。这里都会讲解。
如果使用gpiod，结构体定义就是使用的struct gpio_desc
typedef struct{
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct device_node *node; /* LED 设备节点 */
struct class *class; //类
struct device *device; //设备
struct gpio_desc * led_gpiod[4];
}led_dev_t;
static led_dev_t led_dev;
gpio方式¶
probe中的初始化¶
基本的方式就是，读节点信息，通过节点中对gpio的命名来获取gpio，然后就可以用一些api来控制gpio的输出和输入了。
static int led_probe(struct platform_device *dev)
{
int ret;
//读节点信息
led_dev.node = dev->dev.of_node;
// 获得gpio信息
led_dev.led_gpio[0] = of_get_named_gpio(led_dev.node, "led1-gpios", 0);
led_dev.led_gpio[1] = of_get_named_gpio(led_dev.node, "led2-gpios", 0);
led_dev.led_gpio[2] = of_get_named_gpio(led_dev.node, "led3-gpios", 0);
led_dev.led_gpio[3] = of_get_named_gpio(led_dev.node, "led4-gpios", 0);
//设置gpio为输出模式，同时初始化为低电平
ret = gpio_direction_output(led_dev.led_gpio[0], 0);
ret = gpio_direction_output(led_dev.led_gpio[1], 0);
ret = gpio_direction_output(led_dev.led_gpio[2], 0);
ret = gpio_direction_output(led_dev.led_gpio[3], 0);
// 注册字符设备、创建类和设备
// ************** //
return 0;
}
remove中的释放¶
gpio的释放也和之前的不太一样，有专门的api
static int led_remove(struct platform_device *dev)
{
//设置引脚电平为高电平
gpio_set_value(led_dev.led_gpio[0], 1);
gpio_set_value(led_dev.led_gpio[1], 1);
gpio_set_value(led_dev.led_gpio[2], 1);
gpio_set_value(led_dev.led_gpio[3], 1);
//释放引脚
gpio_free(led_dev.led_gpio[0]);
gpio_free(led_dev.led_gpio[1]);
gpio_free(led_dev.led_gpio[2]);
gpio_free(led_dev.led_gpio[3]);
// 释放字符设备、删除类和设备
// ************** //
return 0;
}
设备操作函数¶
这一部分的修改就是没有使用我以前控制寄存器的方式了。而是直接使用gpio的api。主要的API看代码即可。
#define MIN(a, b) (a < b ? a : b)
// 通过文件读取，得到当前LED的状态
ssize_t led_drv_read(struct file* filp, char __user* buf, size_t len, loff_t* off)
{
int ret = 0;
int char_len = 0;
char led_state[4];
printk("%s %s line %d\r\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
led_state[0] = gpio_get_value(led_dev.led_gpio[0]);
led_state[1] = gpio_get_value(led_dev.led_gpio[1]);
led_state[2] = gpio_get_value(led_dev.led_gpio[2]);
led_state[3] = gpio_get_value(led_dev.led_gpio[3]);
char_len = sizeof(led_state);
int real_len = MIN(len,char_len);
ret = copy_to_user(buf, led_state, real_len);
return ret < 0 ? ret : real_len;
}
// 通过向文件写入LED状态，控制LED灯
ssize_t led_drv_write(struct file* filp, const char __user* buf, size_t len, loff_t* off)
{
int ret = 0;
char led_state[4];
int char_len = 0;
printk("%s %s line %d\r\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
char_len = sizeof(led_state);
int real_len = MIN(len,char_len);
ret = copy_from_user(led_state, buf, real_len);
gpio_set_value(led_dev.led_gpio[(int)led_state[0]], led_state[1]);
return 0;
}
gpiod方式¶
他的api感觉就是在每个操作函数后面接了个d。
probe中的初始化¶
基本的方式就是，读节点信息，通过节点中对gpio的命名来获取gpio，然后就可以用一些api来控制gpio的输出和输入了。但是gpiod的话，可以使用gpiod_get，这样就不用输入完整的gpio名称。
static int led_probe(struct platform_device *dev)
{
int ret;
// 获取GPIO描述符
led_dev.led_gpiod[0] = gpiod_get(&dev->dev,"led1",0);
led_dev.led_gpiod[1] = gpiod_get(&dev->dev,"led2",0);
led_dev.led_gpiod[2] = gpiod_get(&dev->dev,"led3",0);
led_dev.led_gpiod[3] = gpiod_get(&dev->dev,"led4",0);
//设置gpio为输出模式，同时初始化为低电平
ret = gpiod_direction_output(led_dev.led_gpiod[0], 0);
ret = gpiod_direction_output(led_dev.led_gpiod[1], 0);
ret = gpiod_direction_output(led_dev.led_gpiod[2], 0);
ret = gpiod_direction_output(led_dev.led_gpiod[3], 0);
// 注册字符设备、创建类和设备
// ************** //
return 0;
}
remove中的释放¶
gpio的释放也和之前的不太一样，有专门的api
static int led_remove(struct platform_device *dev)
{
//设置引脚电平为高电平
gpiod_set_value(led_dev.led_gpiod[0], 1);
gpiod_set_value(led_dev.led_gpiod[1], 1);
gpiod_set_value(led_dev.led_gpiod[2], 1);
gpiod_set_value(led_dev.led_gpiod[3], 1);
//释放引脚
gpiod_put(led_dev.led_gpiod[0]);
gpiod_put(led_dev.led_gpiod[1]);
gpiod_put(led_dev.led_gpiod[2]);
gpiod_put(led_dev.led_gpiod[3]);
// 释放字符设备、删除类和设备
// ************** //
return 0;
}
设备操作函数¶
这一部分的修改就是没有使用我以前控制寄存器的方式了。而是直接使用gpio的api。主要的API看代码即可。
#define MIN(a, b) (a < b ? a : b)
// 通过文件读取，得到当前LED的状态
ssize_t led_drv_read(struct file* filp, char __user* buf, size_t len, loff_t* off)
{
int ret = 0;
int char_len = 0;
char led_state[4];
printk("%s %s line %d\r\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
led_state[0] = gpiod_get_value(led_dev.led_gpiod[0]);
led_state[1] = gpiod_get_value(led_dev.led_gpiod[1]);
led_state[2] = gpiod_get_value(led_dev.led_gpiod[2]);
led_state[3] = gpiod_get_value(led_dev.led_gpiod[3]);
char_len = sizeof(led_state);
int real_len = MIN(len,char_len);
ret = copy_to_user(buf, led_state, real_len);
return ret < 0 ? ret : real_len;
}
// 通过向文件写入LED状态，控制LED灯
ssize_t led_drv_write(struct file* filp, const char __user* buf, size_t len, loff_t* off)
{
int ret = 0;
char led_state[4];
int char_len = 0;
printk("%s %s line %d\r\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
char_len = sizeof(led_state);
int real_len = MIN(len,char_len);
ret = copy_from_user(led_state, buf, real_len);
gpiod_set_value(led_dev.led_gpiod[(int)led_state[0]], led_state[1]);
return 0;
}
编译加载¶
参考前面的博文，有一个问题就是加载不同的设备树，需要重启后加载