pinctl子系统
pinctrl 子系统重点是设置 PIN(有的 SOC 叫做 PAD)的复用和电气属性。
我们先来回顾一下上一章是怎么初始化 LED 灯所使用的 GPIO，步骤如下：
①、修改设备树，添加相应的节点，节点里面重点是设置 reg 属性，reg 属性包括了 GPIO相关寄存器。
②、获取 reg 属性中 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 和 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 这两个寄存器地址，并且初始化这两个寄存器，这两个寄存器用于设置GPIO1_IO03 这个 PIN 的复用功能、上下拉、速度等。
③、在②里面将 GPIO1_IO03 这个 PIN 复用为了 GPIO 功能，因此需要设置 GPIO1_IO03这个 GPIO 相关的寄存器，也就是 GPIO1_DR 和 GPIO1_GDIR 这两个寄存器。
alphaled {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "atkalpha-led";
status = "okay";
reg = < 0X020C406C 0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */
0X020E0068 0X04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */
0X020E02F4 0X04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
0X0209C000 0X04 /* GPIO1_DR_BASE */
0X0209C004 0X04 >; /* GPIO1_GDIR_BASE */
};
总结一下，②中完成对 GPIO1_IO03 这个 PIN 的初始化，设置这个 PIN 的复用功能、上下拉等，比如将 GPIO_IO03 这个 PIN 设置为 GPIO 功能。③中完成对 GPIO 的初始化，设置 GPIO 为输入/输出等。如果使用过 STM32 的话应该都记得，STM32 也是要先设置某个 PIN 的复用功能、速度、上下拉等，然后再设置 PIN 所对应的 GPIO。其实对于大多数的 32 位 SOC 而言，引脚的设置基本都是这两方面，因此 Linux 内核针对 PIN 的配置推出了 pinctrl 子系统，对于 GPIO 的配置推出了 gpio 子系统。本节我们来学习 pinctrl 子系统，下一节再学习 gpio 子系统。大多数 SOC 的 pin 都是支持复用的，比如 I.MX6ULL 的 GPIO1_IO03 既可以作为普通的 GPIO 使用，也可以作为 I2C1 的 SDA 等等。此外我们还需要配置 pin 的电气特性，比如上/下拉、速度、驱动能力等等。传统的配置 pin 的方式就是直接操作相应的寄存器，但是这种配置方式比较繁琐、而且容易出问题(比如 pin 功能冲突)。pinctrl 子系统就是为了解决这个问题而引入的，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。
在iomuxc根节点中将某个外设所使用的所有 PIN 都组织在一个子节点里面。示例代码45.1.2.2 中 pinctrl_hog_1 子节点就是和热插拔有关的 PIN 集合，
&iomuxc {
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
MX6UL_PAD_GPIO1_IO05__USDHC1_VSELECT 0x17059
MX6UL_PAD_GPIO1_IO09__GPIO1_IO09 0x17059
MX6UL_PAD_GPIO1_IO00__ANATOP_OTG1_ID 0x13058
>;
};
......
pinctrl_flexcan1: flexcan1grp{
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_UART3_RTS_B__FLEXCAN1_RX 0x1b020
MX6UL_PAD_UART3_CTS_B__FLEXCAN1_TX 0x1b020
>;
};
......
pinctrl_wdog: wdoggrp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_LCD_RESET__WDOG1_WDOG_ANY 0x30b0
>;
};
};
};
GPIO子系统
pinctrl 子系统重点是设置 PIN(有的 SOC 叫做 PAD)的复用和电气属性，如果 pinctrl 子系统将一个 PIN 复用为 GPIO 的话，那么接下来就要用到 gpio 子系统了。
GPIO子系统API函数
1、gpio_request 函数
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，函数原型如下：
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
函数参数和返回值含义如下：
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。
2、gpio_free 函数
如果不使用某个 GPIO 了，那么就可以调用 gpio_free 函数进行释放。函数原型如下：
void gpio_free(unsigned gpio)
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要释放的 gpio 标号。
返回值：无。
3、gpio_direction_input 函数
此函数用于设置某个 GPIO 为输入，函数原型如下所示：
int gpio_direction_input(unsigned gpio)
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要设置为输入的 GPIO 标号。
返回值：0，设置成功；负值，设置失败。
4、gpio_direction_output 函数
此函数用于设置某个 GPIO 为输出，并且设置默认输出值，函数原型如下：
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
函数参数和返回值含义如下：
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。
5、gpio_get_value 函数
此函数用于获取某个 GPIO 的值(0 或 1)，此函数是个宏，定义所示：
#define gpio_get_value __gpio_get_value
int __gpio_get_value(unsigned gpio)
函数参数和返回值含义如下：
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。
6、gpio_set_value 函数
此函数用于设置某个 GPIO 的值，此函数是个宏，定义如下
#define gpio_set_value __gpio_set_value
void __gpio_set_value(unsigned gpio, int value)
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要设置的 GPIO 标号。
value：要设置的值。
返回值：无
关于 gpio 子系统常用的 API 函数就讲这些，这些是我们用的最多的。
GPIO 相关的 OF 函数
在驱动程序中需要读取 gpio 属性内容，Linux 内核提供了几个与 GPIO 有关的 OF 函数，常用的几个 OF 函数如下所示：
1、of_gpio_named_count 函数
of_gpio_named_count 函数用于获取设备树某个属性里面定义了几个 GPIO 信息，要注意的是空的 GPIO 信息也会被统计到，比如：
gpios = <0
&gpio1 1 2
0
&gpio2 3 4>;
上述代码的“gpios”节点一共定义了 4 个 GPIO，但是有 2 个是空的，没有实际的含义。通过 of_gpio_named_count 函数统计出来的 GPIO 数量就是 4 个，此函数原型如下：
int of_gpio_named_count(struct device_node *np, const char *propname)
函数参数和返回值含义如下：
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。
2、of_gpio_count 函数
和 of_gpio_named_count 函数一样，但是不同的地方在于，此函数统计的是“gpios”这个属性的 GPIO 数量，而 of_gpio_named_count 函数可以统计任意属性的 GPIO 信息，函数原型如下所示：
int of_gpio_count(struct device_node *np)
函数参数和返回值含义如下：
np：设备节点。
返回值：正值，统计到的 GPIO 数量；负值，失败。
3、of_get_named_gpio 函数
此函数获取 GPIO 编号，因为 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，此函数在驱动中使用很频繁！函数原型如下：
int of_get_named_gpio(struct device_node *np, const char *propname, int index)
函数参数和返回值含义如下：
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。
pinctrl & GPIO 框架
1、添加 pinctrl节点
I.MX6U-ALPHA 开发板上的 LED 灯使用了 GPIO1_IO03 这个 PIN，打开 imx6ull-alientek-emmc.dts，在 iomuxc 节点的 imx6ul-evk 子节点下创建一个名为“pinctrl_led”的子节点，节点内容如下所示：
pinctrl_led: ledgrp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03 0x10B0 /* LED0 将 GPIO1_IO03 这个 PIN 复用为 GPIO1_IO03，电气属性值为 0X10B0。 */
>;
};
2、在根节点“/”下创建 LED 灯节点，节点名为“gpioled”，节点内容如下
/{
....
gpioled {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "atkalpha-gpioled";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
status = "okay";
};
}
3、检查 PIN 是否被其他外设使用
4、基于led灯的模块编写
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
{
....
retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
....
ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */
if(ledstat == LEDON) {
gpio_set_value(dev->led_gpio, 0); /* 打开 LED 灯 gpio_set_value */
} else if(ledstat == LEDOFF) {
gpio_set_value(dev->led_gpio, 1); /* 关闭 LED 灯 gpio_set_value */
}
return 0;
}
....
static int __init led_init(void)
{
....
/* 设置 LED 所使用的 GPIO */
/* 1、获取设备节点：gpioled */
gpioled.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
if(gpioled.nd == NULL) {
printk("gpioled node cant not found!\r\n");
return -EINVAL;
} else {
printk("gpioled 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 */
gpioled.led_gpio = of_get_named_gpio(gpioled.nd, "led-gpio", 0);
if(gpioled.led_gpio < 0) {
printk("can't get led-gpio");
return -EINVAL;
}
printk("led-gpio num = %d\r\n", gpioled.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(gpioled.led_gpio, 1);
if(ret < 0) {
printk("can't set gpio!\r\n");
}
....
}
input子系统
input 就是输入的意思，因此 input 子系统就是管理输入的子系统，和 pinctrl、gpio 子系统一样，都是 Linux 内核针对某一类设备而创建的框架。比如按键输入、键盘、鼠标、触摸屏等等这些都属于输入设备，不同的输入设备所代表的含义不同，按键和键盘就是代表按键信息，鼠标和触摸屏代表坐标信息，因此在应用层的处理就不同，对于驱动编写者而言不需要去关心应用层的事情，我们只需要按照要求上报这些输入事件即可。为此 input 子系统分为 input 驱动层、input 核心层、input 事件处理层，最终给用户空间提供可访问的设备节点，input 子系统框架如图 58.1.1.1 所示：
驱动层：输入设备的具体驱动程序，比如按键驱动程序，向内核层报告输入内容。
核心层：承上启下，为驱动层提供输入设备注册和操作接口。通知事件层对输入事件进行处理。
事件层：主要和用户空间进行交互。
自带按键驱动程序的使用
要使用 Linux 内核自带的按键驱动程序很简单，只需要根据 Documentation/devicetree/bindi
ngs/input/gpio-keys.txt 这个文件在设备树中添加指定的设备节点即可，节点要求如下：
①、节点名字为“gpio-keys”。
②、gpio-keys 节点的 compatible 属性值一定要设置为“gpio-keys”。
③、所有的 KEY 都是 gpio-keys 的子节点，每个子节点可以用如下属性描述自己：
gpios：KEY 所连接的 GPIO 信息。
interrupts：KEY 所使用 GPIO 中断信息，不是必须的，可以不写。
label：KEY 名字
linux,code：KEY 要模拟的按键，也就是示例代码 58.1.2.4 中的这些按键。
④、如果按键要支持连按的话要加入 autorepeat。
打开 imx6ull-alientek-emmc.dts，根据上面的要求创建对应的设备节点，设备节点内容如下所示：
gpio-keys {
compatible = "gpio-keys";
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
autorepeat; //表示按键支持连按。
key0 {
label = "GPIO Key Enter";
linux,code = <KEY_ENTER>;
gpios = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};
};
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