什么是Pinctrl子系统与GPIO子系统？

之前我们已经通过几篇笔记来学习点灯了：

【Linux笔记】LED驱动程序

【Linux笔记】LED驱动实验（总线设备驱动模型）

【Linux笔记】设备树实例分析

但之前的点灯实验我们都得去跟一些寄存器打交道，如：

我们要配置寄存器，肯定得去阅读参考手册查看相关的寄存器，如：

和寄存器打交道是一件费时费力而收获较小的事情，换句话说就是性价比太低了。

我们在学习STM32的时候，ST都会给我们提供各种各样的库，这些库就是对寄存器操作的一些封装，我们调用那些库函数就可以间接地操控寄存器。

我们就基本不用去查参考手册了，至少点个灯是不用去查手册的。

这些寄存器相关的代码一般都是芯片原厂的工程师给我们写好了，我们只要拿来用就可以了。

同样的，在嵌入式Linux开发中，像上面几篇笔记中的那几种led驱动方式（与寄存器打交道）基本上是用不上的，我们只是为了学习而学习。

Linux内核提供了pinctrl 和 gpio 子系统用于引脚的驱动，这样我们可以避免与寄存器打交道。

认识pinctrl、gpio子系统

这两个子系统是软件上面的概念，属于Linux内核的一部分。但最终要用起来，都是要与实际硬件挂钩，比如：

在前几个led驱动实验中我们知道我们要操控一个引脚，我们需要配置两个模块的寄存器：GPIO模块及IOMUXC模块。

IOMUXC模块是用来配置引脚功能及一些引脚参数（引脚速率、上下拉等）；GPIO模块用于配置引脚的输入输出等。

其中，pinctrl子系统管理的是IOMUXC模块；gpio子系统管理的是GPIO模块。

下面简单看一下这两个子系统在设备树代码中的体现（以百问网的设备树文件

100ask_imx6ull-14x14.dts为例）：



1、pinctrl子系统




可以看到这里有两个节点：iomuxc节点与iomuxc_snvs节点，它们都是用来描述IOMUXC模块的。





其实这两个节点是在


imx6ull.dtsi

文件中被创建的，这是NXP官方提供的。在


100ask_imx6ull-14x14.dts

文件中向这两个节点追加内容。









追加的内容就是实际引脚功能的配置及引脚参数信息配置，下面以一个led的控制引脚为例简单分析一下：









这个宏中前三个值是寄存器的偏移地址，后两个是寄存器的值，另一个寄存器的值就是设备树文件里pinctrl_leds节点里的那个值，即：









下面再进一步分析：








2、gpio子系统








这里需要重点关注如下两个属性：








gpio-controller;
#gpio-cells =;








gpio-controller;

表明这个节点是一个GPIO控制器，这个控制器下面有很多引脚。










#gpio-cells =;

表示这个控制器下每一个引脚要用 2 个 32 位的数(cell)来描述，其中一个数(cell)用来表示引脚，另一个数(cell)用来表示有效电平或其它特性。如：










至此，基于gpio子系统及pinctrl子系统的设备树文件的代码结构如下（图片来自百问网）：









对于pinctrl信息，有些芯片提供了生成工具。








（1）gpio子系统的API接口








设备树用于描述设备相关的信息，而我们的驱动获得设备信息之后也要使用一些API接口来操控设备。









gpio子系统已经帮我们屏蔽掉了寄存器相关的操作，并给我们提供了一些API接口，我们只要调用这些API接口就可以间接地操控相关寄存器。









其有两套API接口：基于描述符的(descriptor-based)、老的(legacy)。如：









其中使用基于描述符的(descriptor-based)的接口需要包含头文件linux/gpio/consumer.h：









使用老的(legacy)接口需要包含头文件linux/gpio.h：









led驱动实验











下面简单看一些基于这两个子系统的led驱动实验（相关代码来自百问网）。








1、设备树文件








我们需要屏蔽掉百问开发板出厂自带的设备树文件

（

100ask_imx6ull-14x14.dts）

中描述led设备相关的代码，并添加如下内容：









（1）在设备树文件中添加如下Pinctrl信息：







（2）在设备树文件根节点下添加如下led节点信息：







2、驱动核心代码







（1）匹配







（2）probe函数








匹配成功则执行此函数从设备树获取设备信息：








（3）open函数








此函数设置引脚方向：








（4）write函数








此函数设置引脚输出值：








3、应用代码




#include  #include  #include  #include  #include  #include  /*
 * ./ledtest /dev/100ask_led0 on
 * ./ledtest /dev/100ask_led0 off
 */ int main(int argc, char **argv) { int fd; char status; /* 1. 判断参数 */ if (argc != 3) 
 { printf("Usage: %s\n" 
 argv[0]); return -1;
 } /* 2. 打开文件 */ fd = open(argv[1]O_RDWR); if (fd == -1)
 { printf("can not open file %s\n" 
 argv[1]); return -1;
 } /* 3. 写文件 */ if (0 == strcmp(argv[2], "on"))
 {
  status = 1;
  write(fd&status, 1);
 } else {
  status = 0;
  write(fd&status, 1);
 }
 
 close(fd); return 0;
}