最全Linux驱动开发八股文（七）

你好，我是拉依达。

这是我的Linux驱动开发八股文详细解析系列。

本系列最开始是我在csdn上更新的文章，目前已经是csdn搜索“linux驱动”综合推荐第一名，累计阅读次数4w次。

全文总字数近8w字，是目前全网最全面，最清晰的入门linux驱动学习资料。

现重新对内容进行整理，希望可以帮助到更多学习嵌入式的同学。

【下面是拉依达推荐学习相关专栏：】
一、Linux驱动学习专栏：拉依达的Linux驱动八股文 - 牛客网
二、Linux应用学习专栏：拉依达的Linux应用八股文 - 牛客网
【我的嵌入式学习和校招经验】 拉依达的嵌入式学习和秋招经验-CSDN博客
嵌入式学习规划/就业经验指导，可私信咨询

———————————————————————————————————————————————————

七、pinctrl子系统

Linux 内核提供了 pinctrl 子系统和 gpio 子系统用于 GPIO 驱动。

7.1 pinctrl 子系统主要工作内容：

获取设备树中 pin 信息，管理系统中所有的可以控制的 pin，在系统初始化的时候，枚举所有可以控制的 pin，并标识这些 pin
根据获取到的 pin 信息来设置 pin 的复用功能，对于 SOC 而言，其引脚除了配置成普通的 GPIO 之外，若干个引脚还可以组成一个 pin group，形成特定的功能
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。

开发时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。

alt

7.2 pinctrl的设备树设置

在设备树里面创建一个节点来描述 PIN 的配置信息。pinctrl 子系统一般在iomuxc子节点下，所有需要配置用户自己的pinctrl需要在该节点下添加。例

iomuxc: iomuxc@020e0000 {
	compatible = "fsl,imx6ul-iomuxc";
	reg = <0x020e0000 0x4000>;
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_hog_1>;
	imx6ul-evk {
		pinctrl_hog_1: hoggrp-1 {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19 0x17059
				.......
			>;
	};
......
}

compatible 属性值为“fsl,imx6ul-iomuxc” ，
pinctrl_hog_1 子节点所使用的 PIN 配置信息，如UART1_RTS_B 的配置信息
- UART1_RTS_B 这个 PIN 是作为 SD 卡的检测引脚
- MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19，这是一个宏定义，表示将 UART1_RTS_B 这个 IO 复用为 GPIO1_IO19（复用属性）
  - 此宏定义后面跟着 5 个数字，0x0090 0x031C 0x0000 0x5 0x0，含义是<mux_reg conf_reg input_reg mux_mode input_val>
- 0x17059 就是 conf_reg 寄存器值，设置一个 IO 的上/下拉、驱动能力和速度（电气属性）

7.3 设备树中添加pinctrl模板

添加pinctrl设备结点 同一个外设的 PIN 都放到一个节点里面，在 iomuxc 节点中下添加“pinctrl_test”节点。节点前缀一定要为“pinctrl_”。

设备树是通过属性来保存信息的，因此需要添加一个属性，属性名字一定要为** fsl,pins **

&iomuxc {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_hog_1>;
	imx6ul-evk {
		......
			pinctrl_led: ledgrp{
						fsl,pins = <
							MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03	0x10b0
						>;
				};
		......
	};

添加具体设备节点，调用pinctrl信息

在根节点“/”下创建 LED 灯节点，节点名为“gpioled” 只需要关注gpioled设备节点下的pinctrl-names 和 pinctrl-0 两条语句，这两句就是引用在 iomuxc 中配置的 pinctrl 节点

test {
    pinctrl-names = "default"， "wake up";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_test>;
    pinctrl-1 = <&pinctrl_test_2>;
    /* 其他节点内容 */
};

pinctrl-names = "default"， "wake up"; 设备的状态，可以有多个状态， default 为状态 0， wake up 为状态 1。
pinctrl-0 = <&pinctrl_test>;第 0 个状态所对应的引脚配置，也就是 default 状态对应的引脚在 pin controller 里面定义好的节点 pinctrl_test里面的管脚配置。
pinctrl-1 = <&pinctrl_test_2>;第 1 个状态所对应的引脚配置，也就是 wake up 状态对应的引脚在 pin controller 里面定义好的节点 pinctrl_test_2里面的管脚配置。

例

gpioled {
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <1>;
		compatible = "songwei-gpioled";
		pinctrl-names = "default";
		pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
		led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
		status = "okay";
	};

pinctrl-names = "default"; 设备的状态，可以有多个状态， default 为状态 0。
pinctrl-0 属性设置 LED 灯所使用的 PIN 对应的 pinctrl 节点

八、GPIO子系统

当使用 pinctrl 子系统将引脚的复用设置为 GPIO，可以使用 GPIO 子系统来操作GPIO

8.1 GPIO子系统工作内容

通过 GPIO 子系统功能要实现：

引脚功能的配置（设置为 GPIO，GPIO 的方向，输入输出模式，读取/设置 GPIO 的值）
实现软硬件的分离（分离出硬件差异，有厂商提供的底层支持；软件分层。驱动只需要调用接口 API 即可操作 GPIO）
iommu 内存管理（直接调用宏即可操作 GPIO）

8.2 GPIO子系统设备树设置

在具体设备节点中添加GPIO信息

gpioled {
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <1>;
		compatible = "songwei-gpioled";
		pinctrl-names = "default";
		pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
		//gpio信息
		led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
		status = "okay";
	};

led-gpio 属性指定了 LED 灯所使用的 GPIO，在这里就是 GPIO1 的 IO03，低电平有效。
稍后编写驱动程序的时候会获取 led-gpio 属性的内容来得到 GPIO 编号，因为 gpio 子系统的 API 操作函数需要 GPIO 编号

8.3 API函数

gpio_request

gpio_request 函数用于申请一个 GPIO 管脚，在使用一个 GPIO 之前一定要使用 gpio_request进行申请。
```
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
```
- gpio：要申请的 gpio 标号，使用 of_get_named_gpio 函数从设备树获取指定 GPIO 属性信息，此函数会返回这个 GPIO 的标号
- label：给 gpio 设置个名字。
- 返回值： 0，申请成功；其他值，申请失败。
gpio_free 如果不使用某个 GPIO ，需要调用 gpio_free 函数进行释放。
```
void gpio_free(unsigned gpio)；  // gpio：要释放的 gpio 标号。
```

gpio_direction_input 设置某个 GPIO 为输入

int gpio_direction_input(unsigned gpio) //gpio：要设置为输入的 GPIO 标号。

gpio_direction_output 设置某个 GPIO 为输出，并且设置默认输出值。
```
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
```
- gpio：要设置为输出的 GPIO 标号。
- value： GPIO 默认输出值。
- 返回值： 0，设置成功；负值，设置失败
gpio_get_value 获取某个 GPIO 的值(0 或 1)
```
#define gpio_get_value __gpio_get_value
int __gpio_get_value(unsigned gpio)
```
- gpio：要获取的 GPIO 标号。
- 返回值：非负值，得到的 GPIO 值；负值，获取失败
gpio_set_value 设置某个 GPIO 的值
```
#define gpio_set_value __gpio_set_value
void __gpio_set_value(unsigned gpio, int value)
```
- gpio：要设置的 GPIO 标号。
- value：要设置的值

8.4 GPIO相关OF函数

of_gpio_named_count 获取设备树某个属性里面定义了几个GPIO 信息。
```
int of_gpio_named_count(struct device_node *np, const char *propname)
```
- np：设备节点。
- propname：要统计的 GPIO 属性。
- 返回值：正值，统计到的 GPIO 数量；负值，失败
of_gpio_count 此函数统计的是gpios属性的 GPIO 数量，而 of_gpio_named_count 函数可以统计任意属性的GPIO 信息
```
int of_gpio_count(struct device_node *np)
```
- np：设备节点。
- 返回值：正值，统计到的 GPIO 数量；负值，失败
of_get_named_gpio 获取 GPIO 编号，在Linux 内核中关于 GPIO 的 API 函数都要使用 GPIO 编号，此函数会将设备树中类似<&gpio5 7 GPIO_ACTIVE_LOW>的属性信息转换为对应的 GPIO 编号。
```
int of_get_named_gpio(struct device_node *np,
                       const char *propname,
                       int index)
```
- np：设备节点。
- propname：包含要获取 GPIO 信息的属性名。
- index： GPIO 索引，因为一个属性里面可能包含多个 GPIO，此参数指定要获取哪个 GPIO的编号，如果只有一个 GPIO 信息的话此参数为 0。
- 返回值：正值，获取到的 GPIO 编号；负值，失败。

8.5 pinctrl和gpio子系统使用程序框架

	int ret = 0;
    /* 1 、获取设备节点：alphaled */
    gpio_led.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
    if(gpio_led.nd == NULL)
    {
        printk("songwei_led node can not found!\r\n");
        return -EINVAL;
    }else
    {
        printk("songwei_led node has been found!\r\n");
    }
    /* 2、 获取设备树中的 gpio 属性，得到 LED 所使用的 LED 编号 */
    gpio_led.led_gpio = of_get_named_gpio(gpio_led.nd,"led-gpio",0);
    if(gpio_led.led_gpio < 0) 
    {
        printk("can't get led-gpio");
        return -EINVAL;
    }
    printk("led-gpio num = %d\r\n", gpio_led.led_gpio);
    /* 3、设置 GPIO1_IO03 为输出，并且输出高电平，默认关闭 LED 灯 */
    ret = gpio_direction_output(gpio_led.led_gpio, 1);
    if(ret < 0) 
    {
        printk("can't set gpio!\r\n");
    }

#嵌入式##校招##八股文##Linux##linux驱动#

拉依达的Linux驱动八股文文章被收录于专栏

你好，我是拉依达。这是我的Linux驱动开发八股文详细解析系列。本系列最开始是我在csdn上更新的文章，目前已经是csdn搜索“linux驱动”综合推荐第一名，累计阅读次数4w次。全文总字数近8w字，是目前全网最全面，最清晰的入门linux驱动学习资料。现在我重新对内容进行整理，已专栏的形式发布在牛客上，希望可以帮助到更多学习嵌入式的同学。