GPIO 使用 简介 GPIO, 全称 General-Purpose Input/Output（通用输入输出），是一种软件运 行期间能够动态配置和控制的通用引脚。 Firefly-RK3128 有 4 组 GPIO bank ： GPIO0，GPIO1, GPIO2, GPIO3。每组又以 A0~A7, B0~B7, C0~C7, D0~D7 作 为编号区分。 每个 GPIO 口除了通用输入输出功能外，还可能有其它复用功能 ，例如 GPIO1_C2，可以复用成以下功能之一： GPIO1_C2 SDMMC0_D0 UART2_TX 每个 GPIO 口的驱动电流、上下拉和重置后的初始状态都不尽相同，详细情况请 参考 《RK3128 规格书》 中的 "RK3128 function IO description" 一章。 Firefly-RK3128 的 GPIO 驱动是在以下 pinctrl 文件中实现的： kernel/drivers/pinctrl/pinctrl-rockchip.c 其核心是填充 GPIO bank 的方法和参数，并调用 gpiochip_add 注册到内核中 。 使用 开发板有两个电源 LED 灯是 GPIO 口控制的，分别是： 从电路图上看，GPIO 口输出低电平时灯亮，高电平时灯灭。 输入输出 下面以电源 LED 灯的驱动为例，讲述如何在内核编写代码控制 GPIO 口的输出 。 首先需要在 rk3128-firerpime.dts 中增加驱动的资源描述： firefly-led{ compatible = "firefly,led"; led-work = <&gpio1 GPIO_C6 GPIO_ACTIVE_LOW>; led-power = <&gpio1 GPIO_C7 GPIO_ACTIVE_LOW>; status = "okay"; }; 这里定义了两颗 LED 灯的 GPIO 设置： led-work GPIO1_C6 GPIO_ACTIVE_LOW led-power GPIO1_C7 GPIO_ACTIVE_LOW GPIO_ACTIVE_LOW 表示低电平有效（灯亮），如果是高电平有效，需要替换为 GPIO_ACTIVE_HIGH 。 之后在驱动程序中加入对 GPIO 口的申请和控制则可： #ifdef CONFIG_OF #include #include #endif static int firefly_led_probe(struct platform_device *pdev) { int ret = -1; int gpio, flag; struct device_node *led_node = pdev->dev.of_node; gpio = of_get_named_gpio_flags(led_node, "led-power", 0, &flag); if (!gpio_is_valid(gpio)){ printk("invalid led-power: %d\n",gpio); return -1; } if (gpio_request(gpio, "led_power")) { printk("gpio %d request failed!\n",gpio); return ret; } led_info.power_gpio = gpio; led_info.power_enable_value = (flag == OF_GPIO_ACTIVE_LOW) ? 0 : 1; gpio_direction_output(led_info.power_gpio, !(led_info.power_enable_value)); ... on_error:gpio_free(gpio); } of_get_named_gpio_flags 从设备树中读取 led-power 的 GPIO 配置编号和标 志，gpio_is_valid 判断该 GPIO 编号是否有效，gpio_request 则申请占用该 GPIO。如果初始化过程出错，需要调用 gpio_free 来释放之前申请过且成功的 GPIO 。 调用 gpio_direction_output 就可以设置输出高还是低电平，因为是 GPIO_ACTIVE_LOW ，如果要灯亮，需要写入 0 。 实际中如果要读出 GPIO，需要先设置成输入模式，然后再读取值： int val;gpio_direction_input(your_gpio);val = gpio_get_value(your_gpio); 下面是常用的 GPIO API 定义： #include #include enum of_gpio_flags { OF_GPIO_ACTIVE_LOW = 0x1, }; int of_get_named_gpio_flags(struct device_node *np, const char *propname, int index, enum of_gpio_flags *flags); int gpio_is_valid(int gpio); int gpio_request(unsigned gpio, const char *label); void gpio_free(unsigned gpio); int gpio_direction_input(int gpio); int gpio_direction_output(int gpio, int v); 复用 如何定义 GPIO 有哪些功能可以复用，在运行时又如何切换功能呢？以 I2C1 为 例作简单的介绍。查规格表可知，I2C1_SDA 与 I2C1_SCL 的功能定义如下： 在 /kernel/arch/arm/boot/dts/rk312x.dtsi 里有： i2c1: i2c@20056000 { compatible = "rockchip,rk30-i2c"; reg = <0x20056000 0x1000>; interrupts = ;#address-cells = <1>;#size-cells = <0>; pinctrl-names = "default", "gpio"; pinctrl-0 = <&i2c1_sda &i2c1_scl>; pinctrl-1 = <&i2c1_gpio>; gpios = <&gpio0 GPIO_A3 GPIO_ACTIVE_LOW>, <&gpio0 GPIO_A2 GPIO_ACTIVE_LOW>; clocks = <&clk_gates8 5>; rockchip,check-idle = <1>; status = "disabled"; }; 此处，跟复用控制相关的是 pinctrl- 开头的属性： pinctrl-names 定义了状态名称列表： default (i2c 功能) 和 gpio 两种状态 。 pinctrl-0 定义了状态 0 (即 default）时需要设置的 pinctrl: i2c1_sda 和 i2c1_scl pinctrl-1 定义了状态 1 (即 gpio)时需要设置的 pinctrl: i2c1_gpio 这些 pinctrl 在 /kernel/arch/arm/boot/dts/rk312x-pinctrl.dtsi 中定义： / { pinctrl: pinctrl@20008000 { compatible = "rockchip,rk312x-pinctrl";... gpio0_i2c1 { i2c1_sda:i2c1-sda { rockchip,pins = ; rockchip,pull = ; }; i2c1_scl:i2c1-scl { rockchip,pins = ; rockchip,pull = ; }; i2c1_gpio: i2c1-gpio { rockchip,pins = , ; rockchip,pull = ;};}; ... } } I2C1_SDA, I2C1_SCL 的定义在 /kernel/arch/arm/boot/dts/include/dt- bindings/pinctrl/rockchip-rk312x.h 中： #define GPIO0_A3 0x0a30#define I2C1_SDA 0x0a31#define MMC1_CMD 0x0a32 #define GPIO0_A2 0x0a20#define I2C1_SCL 0x0a21 FUN_TO_GPIO 的定义在 /kernel/arch/arm/boot/dts/include/dt- bindings/pinctrl/rockchip.h 中： #define FUNC_TO_GPIO(m) ((m) & 0xfff0) 也就是说 FUNC_TO_GPIO(I2C1_SDA) == GPIO0_A3, FUNC_TO_GPIO(I2C1_SCL) == GPIO7_A2 。 像 0x0a31 这样的值是有编码规则的： 0 a3 1 | | `- func | `---- offset `------ bank 0x0a31 就表示 GPIO0_A3 func1, 即 I2C1_SDA 。 在复用时，如果选择了 "default" （即 i2c 功能),系统会应用 i2c1_sda 和 i2c1_scl 这两个 pinctrl，最终得将 GPIO0_A3 和 GPIO0_A2 两个针脚切换成 对应的 i2c 功能；而如果选择了 "gpio" ，系统会应用 i2c1_gpio 这个 pinctrl，将 GPIO0_A3 和 GPIO0_A2 两个针脚还原为 GPIO 功能。我们看看 i2c 的驱动程序 /kernel/drivers/i2c/busses/i2c-rockchip.c 是如何切换复 用功能的： static int rockchip_i2c_probe(struct platform_device *pdev){ struct rockchip_i2c *i2c = NULL; struct resource *res; struct device_node *np = pdev->dev.of_node; int ret; // ... i2c->sda_gpio = of_get_gpio(np, 0); if (!gpio_is_valid(i2c->sda_gpio)) { dev_err(&pdev->dev, "sda gpio is invalid\n"); return -EINVAL; } ret = devm_gpio_request(&pdev->dev, i2c->sda_gpio, dev_name(&i2c->adap.dev)); if (ret) { dev_err(&pdev->dev, "failed to request sda gpio\n"); return ret; } i2c->scl_gpio = of_get_gpio(np, 1); if (!gpio_is_valid(i2c->scl_gpio)) { dev_err(&pdev->dev, "scl gpio is invalid\n"); return -EINVAL; } ret = devm_gpio_request(&pdev->dev, i2c->scl_gpio, dev_name(&i2c->adap.dev)); if (ret) { dev_err(&pdev->dev, "failed to request scl gpio\n"); return ret; } i2c->gpio_state = pinctrl_lookup_state(i2c->dev->pins->p, "gpio"); if (IS_ERR(i2c->gpio_state)) { dev_err(&pdev->dev, "no gpio pinctrl state\n"); return PTR_ERR(i2c->gpio_state); } pinctrl_select_state(i2c->dev->pins->p, i2c->gpio_state); gpio_direction_input(i2c->sda_gpio); gpio_direction_input(i2c->scl_gpio); pinctrl_select_state(i2c->dev->pins->p, i2c->dev->pins->default_state); // ... } 首先是调用 of_get_gpio 取出设备树中 i2c1 结点的 gpios 属于所定义的两个 gpio: gpios = <&gpio0 GPIO_A3 GPIO_ACTIVE_LOW>, <&gpio0 GPIO_A2 GPIO_ACTIVE_LOW>; 然后是调用 devm_gpio_request 来申请 gpio，接着是调用 pinctrl_lookup_state 来查找 “gpio” 状态，而默认状态 "default" 已经由框 架保存到 i2c->dev-pins->default_state 中了。最后调用 pinctrl_select_state 来选择是 "default" 还是 "gpio" 功能。 下面是常用 的复用 API 定义： #include struct device { //... #ifdef CONFIG_PINCTRL struct dev_pin_info *pins;#endif//...}; struct dev_pin_info {struct pinctrl *p; struct pinctrl_state *default_state; #ifdef CONFIG_PMstruct pinctrl_state *sleep_state; struct pinctrl_state *idle_state;#endif}; struct pinctrl_state * pinctrl_lookup_state(struct pinctrl *p, const char *name); int pinctrl_select_state(struct pinctrl *p, struct pinctrl_state *s);