X-026-KERNEL-Linux gpio driver的移植之gpio range

作者：wowo 发布于：2017-9-27 22:27 分类：X Project

1. 前言

我们在[1][2]中提到过，鉴于gpio的特殊性，pinctrl subsystem特意留了一个后门（gpio range），gpio driver可以通过这个后门直接向pinctrl subsystem申请将某个pin用作gpio功能。本文将根据一个简单的示例，介绍这个后门的使用方法，以加深对相关机制的理解。

注1：本文的测试方法和[3]中的一致，即：通过gpiolib sysfs api控制LED0（GPIOA19）的亮灭，因而不再罗列详细步骤。

2. 移植步骤

由[2]可知，gpio range的主要目的就是将gpio命名空间（gpio）转换为pinctrl命名空间（pin），并由pinctrl subsystem访问硬件实现gpio有关的功能控制。因此gpio range的移植步骤注要包括：

2.1 pinctrl命名空间和gpio命名空间的定义

参考”X-025-KERNEL-Linux gpio driver的移植之基本功能^[3]”中有关gpiochip的实现，本例中的GPIOA19的gpio命名空间为：

gpiochip：gpioa
编号：19

同理，按照“X-023-KERNEL-Linux pinctrl driver的移植^[4]”中的方法，结合bubblegum-96的原理图，我们可以把GPIOA19所在的管脚编号为"F3"，它对应的pinctrl命名空间为：

pin controller：pinctrl@0xe01b0000
编号：52

@@ -68,6 +68,7 @@ static const struct pinctrl_pin_desc s900_pins[] = {
        PINCTRL_PIN(15, "B6"),
        PINCTRL_PIN(24, "C5"),
        PINCTRL_PIN(37, "D8"),
+       PINCTRL_PIN(52, "F3"),
        PINCTRL_PIN(60, "G1"),
         PINCTRL_PIN(61, "G2"),
};

2.2 将gpio number转换为pin number

命名空间定义完成后，可以按照[2]中的步骤，在dts中定义一个gpio range，将gpio number转换为pin number，如下：

@@ -39,7 +39,7 @@
                clock-frequency = <24000000>;
        };

-       pinctrl@0xe01b0000 {
+       pinctrl1: pinctrl@0xe01b0000 {
                 compatible = "actions,s900-pinctrl";
                 reg = <0 0="" 0xe01b0000="" 0x550="">;

@@ -56,6 +56,7 @@
        gpioa: gpio@0xe01b0000 {
                 compatible = "actions,s900-gpio";
                reg = <0 0="" 12="" 0xe01b0000="">;
                base = <0>;
+               gpio-ranges = <&pinctrl1 19 52 1>;
        };

其中黄色背景那一行的含义是：将gpioa中的19号gpio，和pinctrl1中的52号pin，对应。

2.3 修改gpio driver和pinctrl driver，二者配合，完成gpio的request、free、direction_input以及direction_output等操作

1）修改pinctrl driver，实现pinmux_ops中gpio_request_enable、gpio_disable_free、gpio_set_direction等回调函数

这三个API的输入参数都是range指针和offset（如下所示），通过它们可以找到这个GPIO所在的gpiochip、GPIO bank、GPIO number、对应pin所在的pin controller、pin number等信息。基于这些信息，可以获得相应的硬件信息（寄存器、bit偏移等）。

int (*gpio_request_enable) (struct pinctrl_dev *pctldev,
                             struct pinctrl_gpio_range *range,
                             unsigned offset);
void (*gpio_disable_free) (struct pinctrl_dev *pctldev,
                           struct pinctrl_gpio_range *range,
                           unsigned offset);
int (*gpio_set_direction) (struct pinctrl_dev *pctldev,
                           struct pinctrl_gpio_range *range,
                           unsigned offset,
                            bool input);

2）修改gpio chip的.request、.free、.direction_input、.direction_output等回调函数，让它们调用pinctrl subsystem提供的相关API，如下：

int pinctrl_request_gpio(unsigned gpio) ;
void pinctrl_free_gpio(unsigned gpio) ;
int pinctrl_gpio_direction_input(unsigned gpio);
int pinctrl_gpio_direction_output(unsigned gpio);

注2：有些硬件平台，在完成上面步骤1）的时候，可能会遇到一些困扰，例如怎么根据gpio和pin的信息，找到对应的硬件控制信息（寄存器、bit偏移等），这时我们可以灵活处理。例如在本文例子所使用的bubblegum-96平台上，gpio的pinmux功能并没有单独的寄存器控制，而是通过gpio的in或者out功能的使能，覆盖其它的pinmux功能。此时我们可以把硬件配置的操作交给gpio driver，而pinctrl driver只处理管脚的互斥。具体可参考下面patch的改动。

patch：https://github.com/wowotechX/linux/commit/cf4d492855d0619772876bc8494b7e180c6a4232

3. 测试步骤

请参考[3]中的测试。测试结果如下（看到s900_gpio_request_enable中的打印，就说明我们的移植成功了）：

/ # mkdir /sys
/ # mount -t sysfs /sys /sys

/ # echo 19 > /sys/class/gpio/export
[ 55.136218] owl_pinctrl e01b0000.pinctrl: s900_gpio_request_enable, range(19/52/1), offset 52

/ # echo out > /sys/class/gpio/gpio19/direction
[ 86.886343] owl_gpio e01b0000.gpio: offset 19, value 0

/ # echo 1 > /sys/class/gpio/gpio19/value
[ 100.223812] owl_gpio e01b0000.gpio: offset 19, value 1

/ # echo 0 > /sys/class/gpio/gpio19/value
[ 120.467468] owl_gpio e01b0000.gpio: offset 19, value 0