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内核版本：linux 5.2.8
根文件系统：busybox 1.25.0
u-boot：2016.05
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这一节我们来分析Mini2440 GPIO控制器驱动的源码，由于GPIO控制器驱动比较简单，所以这一节内容相对来说也是比较少的。
GPIO控制器驱动编写主要包含两个步骤：
- 为SoC的每个Bank分配一个gpio_chip，并进行初始化；
- 调用gpiochip_add注册每一个gpio_chip；
一、S3C2440 GPIO
根据平台的不同。GPIO控制器的数量也不同，GPIO控制器的寄存器端口映射方式和映射地址都不同，这些都是与平台先关的，需要平台去适配。
当然，不同的GPIO控制器的寄存器数量和功能也不尽相同，一般情况下，GPIO控制器都提供两个寄存器：一个是配置（控制）寄存器，另一个是数据寄存器。
S3C2440提供了9个GPIO控制器，分别为：
- 端口A（GPA）：25位输出端口 ；
- 端口B（GPB）：11 位输入/输出端口 ；
- 端口C（GPC）：16 位输入/输出端口；
- 端口D（GPD）：16 位输入/输出端口；
- 端口E（GPE）：16 位输入/输出端口 ；
- 端口F（GPF）：8 位输入/输出端口；
- 端口G（GPG）：16 位输入/输出端口；
- 端口H（GPH）：9 位输入/输出端口；
- 端口J（GPJ）：13 位输入/输出端口；
其中每个GPIO控制器至少提供了2个32位寄存器：
- 端口配置寄存器：GPACON~GPJCON，配置寄存器的作用是，用来配置该芯片的每根引脚的输入输出状态或者特殊功能等；
- 端口数据寄存器：GPADAT~GPJDAT，如果端口配置为输出端口，可以写入数据到 PnDAT 的相应位。如果端口配置为输入端口，可以从 PnDAT 的相应位读取数据；
- 端口上拉寄存器：GPBUP~GPJUP，端口上拉寄存器控制每个端口组的使能/禁止上拉电阻。当相应位为0时使能引脚的上拉电阻，当为 1 时禁止上拉电阻。如果使能了上拉电阻，那么上拉电阻与引脚的功能设置无关（输入、输出、DATAn、EINTn 等等）；
GPIOA的配置寄存器GPACON不同于其他GPIO的配置寄存器：
- 使用1bit控制GPIO的相应引脚状态，32bit寄存器使用低23bit控制23个引脚；
- 当控制位值为0的时候，表示该引脚是通用输出状态；
- 控制位为1的时候，引脚是特殊功能状态，用于控制其他外接器件（此时，数据寄存器GPADAT无效）。
因而，可以看出，GPIOA芯片不能实现通用输入功能。一般来说，GPIOA控制寄存器配置成1，用于控制其他外接器件。
GPIOB~GPIOJ的配置寄存器GPBCON~GPJCON，使用2bit控制芯片的相应引脚状态（bit0,1控制引脚0，bit2,3控制引脚1，以此类推），每个芯片提供的引脚个数不尽相同，但最多只能提供32/2=16个引脚;
- 控制位为00的时候，表示相应引脚处于通用输入状态;
- 控制位为01时，表示相应引脚为通用输出状态；
- 控制位为10时，表示相应引脚为特殊功能状态；
- 控制位为11时，表示相应引脚为特殊功能状态，或者是预留；
在介绍之前，我们先了解一下三星为了GPIO定义的一些数据结构、
1.1 samsung_gpio_cfg
samsung_gpio_cfg这个结构体用来描述三星芯片GPIO的配置，类型定义在arch/arm/plat-samsung/include/plat/gpio-cfg.h：
/**
* struct samsung_gpio_cfg GPIO configuration
* @cfg_eint: Configuration setting when used for external interrupt source
* @get_pull: Read the current pull configuration for the GPIO
* @set_pull: Set the current pull configuration for the GPIO
* @set_config: Set the current configuration for the GPIO
* @get_config: Read the current configuration for the GPIO
*
* Each chip can have more than one type of GPIO bank available and some
* have different capabilites even when they have the same control register
* layouts. Provide an point to vector control routine and provide any
* per-bank configuration information that other systems such as the
* external interrupt code will need.
*
* @sa samsung_gpio_cfgpin
* @sa s3c_gpio_getcfg
* @sa s3c_gpio_setpull
* @sa s3c_gpio_getpull
*/
struct samsung_gpio_cfg {
unsigned int cfg_eint;
samsung_gpio_pull_t (*get_pull)(struct samsung_gpio_chip *chip, unsigned offs);
int (*set_pull)(struct samsung_gpio_chip *chip, unsigned offs,
samsung_gpio_pull_t pull);
unsigned (*get_config)(struct samsung_gpio_chip *chip, unsigned offs);
int (*set_config)(struct samsung_gpio_chip *chip, unsigned offs,
unsigned config);
};
其成员如下：
- cfg_eint：用于外部中断源时的配置；
- get_pull：读取当前GPIO的上拉配置；
- set_pull：设置当前GPIO上拉配置；
- set_config：设置GPIO配置；
- get_config：获取GPIO配置；
1.2 samsung_gpio_chip
三星定义的samsung_gpio_chip结构对gpio_chip又包装了一层，用来表示三星厂家生产的SoC的GPIO控制器，定义在arch/arm/plat-samsung/include/plat/gpio-core.h:
/**
* struct samsung_gpio_chip - wrapper for specific implementation of gpio
* @chip: The chip structure to be exported via gpiolib.
* @base: The base pointer to the gpio configuration registers.
* @group: The group register number for gpio interrupt support.
* @irq_base: The base irq number.
* @config: special function and pull-resistor control information.
* @lock: Lock for exclusive access to this gpio bank.
* @pm_save: Save information for suspend/resume support.
* @bitmap_gpio_int: Bitmap for representing GPIO interrupt or not.
*
* This wrapper provides the necessary information for the Samsung
* specific gpios being registered with gpiolib.
*
* The lock protects each gpio bank from multiple access of the shared
* configuration registers, or from reading of data whilst another thread
* is writing to the register set.
*
* Each chip has its own lock to avoid any contention between different
* CPU cores trying to get one lock for different GPIO banks, where each
* bank of GPIO has its own register space and configuration registers.
*/
struct samsung_gpio_chip {
struct gpio_chip chip;
struct samsung_gpio_cfg *config;
struct samsung_gpio_pm *pm;
void __iomem *base;
int irq_base;
int group;
spinlock_t lock;
#ifdef CONFIG_PM
u32 pm_save[4];
#endif
u32 bitmap_gpio_int;
};
其成员如下：
- chip：gpiolib核心数据结构gpio_chip；
- base：指向GPIO控制器寄存器基地址；
- group：GPIO中断支持的组寄存器编号；
- irq_base：中断base编号；
- config：数据结构samsung_gpio_cfg，用于配置；
- lock：自旋锁；
- bitmap_gpio_int：位映射，用于描述GPIO中断信息；
二、分配gpio_chip
2.1 s3c24xx_gpios
我们定位到arch/arm/plat-samsung/gpio-samsung.c文件：
struct samsung_gpio_chip s3c24xx_gpios[] = {
#ifdef CONFIG_PLAT_S3C24XX
{
.config = &s3c24xx_gpiocfg_banka,
.chip = {
.base = S3C2410_GPA(0),
.owner = THIS_MODULE,
.label = "GPIOA",
.ngpio = 27,
.direction_input = s3c24xx_gpiolib_banka_input,
.direction_output = s3c24xx_gpiolib_banka_output,
},
}, {
.chip = {
.base = S3C2410_GPB(0),
.owner = THIS_MODULE,
.label = "GPIOB",
.ngpio = 11,
},
}, {
.chip = {
.base = S3C2410_GPC(0),
.owner = THIS_MODULE,
.label = "GPIOC",
.ngpio = 16,
},
}, {
.chip = {
.base = S3C2410_GPD(0),
.owner = THIS_MODULE,
.label = "GPIOD",
.ngpio = 16,
},
}, {
.chip = {
.base = S3C2410_GPE(0),
.label = "GPIOE",
.owner = THIS_MODULE,
.ngpio = 16,
},
}, {
.chip = {
.base = S3C2410_GPF(0),
.owner = THIS_MODULE,
.label = "GPIOF",
.ngpio = 8,
.to_irq = s3c24xx_gpiolib_fbank_to_irq,
},
}, {
.irq_base = IRQ_EINT8,
.chip = {
.base = S3C2410_GPG(0),
.owner = THIS_MODULE,
.label = "GPIOG",
.ngpio = 16,
.to_irq = samsung_gpiolib_to_irq,
},
}, {
.chip = {
.base = S3C2410_GPH(0),
.owner = THIS_MODULE,
.label = "GPIOH",
.ngpio = 15,
},
},
/* GPIOS for the S3C2443 and later devices. */
{
.base = S3C2440_GPJCON,
.chip = {
.base = S3C2410_GPJ(0),
.owner = THIS_MODULE,
.label = "GPIOJ",
.ngpio = 16,
},
}, {
.base = S3C2443_GPKCON,
.chip = {
.base = S3C2410_GPK(0),
.owner = THIS_MODULE,
.label = "GPIOK",
.ngpio = 16,
},
}, {
.base = S3C2443_GPLCON,
.chip = {
.base = S3C2410_GPL(0),
.owner = THIS_MODULE,
.label = "GPIOL",
.ngpio = 15,
},
}, {
.base = S3C2443_GPMCON,
.chip = {
.base = S3C2410_GPM(0),
.owner = THIS_MODULE,
.label = "GPIOM",
.ngpio = 2,
},
},
#endif
};
定义好了各个Bank 的基地址和 GPIO 的个数。以及支持中断的情况。
2.2 s3c24xx_gpiocfg_banka
由于GPIOA比较特殊，所以s3c24xx_gpios对于GPIOA对config单独配置，s3c24xx_gpiocfg_banka：
static struct samsung_gpio_cfg s3c24xx_gpiocfg_banka = {
.set_config = s3c24xx_gpio_setcfg_abank,
.get_config = s3c24xx_gpio_getcfg_abank,
};
三、模块入口
在arch/arm/plat-samsung/gpio-samsung.c文件，定位到模块入口函数：
/* TODO: cleanup soc_is_* */
static __init int samsung_gpiolib_init(void)
{
/*
* Currently there are two drivers that can provide GPIO support for
* Samsung SoCs. For device tree enabled platforms, the new
* pinctrl-samsung driver is used, providing both GPIO and pin control
* interfaces. For legacy (non-DT) platforms this driver is used.
*/
if (of_have_populated_dt())
return 0;
if (soc_is_s3c24xx()) { // 这行这里
samsung_gpiolib_set_cfg(samsung_gpio_cfgs,
ARRAY_SIZE(samsung_gpio_cfgs));
s3c24xx_gpiolib_add_chips(s3c24xx_gpios,
ARRAY_SIZE(s3c24xx_gpios), S3C24XX_VA_GPIO);
} else if (soc_is_s3c64xx()) {
samsung_gpiolib_set_cfg(samsung_gpio_cfgs,
ARRAY_SIZE(samsung_gpio_cfgs));
samsung_gpiolib_add_2bit_chips(s3c64xx_gpios_2bit,
ARRAY_SIZE(s3c64xx_gpios_2bit),
S3C64XX_VA_GPIO + 0xE0, 0x20);
samsung_gpiolib_add_4bit_chips(s3c64xx_gpios_4bit,
ARRAY_SIZE(s3c64xx_gpios_4bit),
S3C64XX_VA_GPIO);
samsung_gpiolib_add_4bit2_chips(s3c64xx_gpios_4bit2,
ARRAY_SIZE(s3c64xx_gpios_4bit2));
}
return 0;
}
core_initcall(samsung_gpiolib_init);
首先调用samsung_gpiolib_set_cfg初始化samsung_gpio_cfgs数组成员。
调用了 xxx_gpiolib_add_xxxx 的函数，在这一些列的调用中，就将gpio_chip结构体相关的成员进行了赋值，并最终调用到了gpiochip_add_data函数，将其注册到了内核的gpiolib 子系统。
3.1 samsung_gpiolib_set_cfg
samsung_gpiolib_set_cfg函数用来遍历samsung_gpio_chip数组，并依次配置：
- set_config：默认配置为samsung_gpio_setcfg_4bit；
- get_config：默认配置为samsung_gpio_getcfg_4bit；
- set_pull：默认配置为samsung_gpio_setpull_updown；
- get_pull：默认配置为samsung_gpio_getpull_updown；
static void __init samsung_gpiolib_set_cfg(struct samsung_gpio_cfg *chipcfg,
int nr_chips)
{
for (; nr_chips > 0; nr_chips--, chipcfg++) {
if (!chipcfg->set_config)
chipcfg->set_config = samsung_gpio_setcfg_4bit;
if (!chipcfg->get_config)
chipcfg->get_config = samsung_gpio_getcfg_4bit;
if (!chipcfg->set_pull)
chipcfg->set_pull = samsung_gpio_setpull_updown;
if (!chipcfg->get_pull)
chipcfg->get_pull = samsung_gpio_getpull_updown;
}
}
samsung_gpio_cfgs数组定义如下，数组长度为8，依次对应S3C2440 GPA~GPH的配置。
static struct samsung_gpio_cfg samsung_gpio_cfgs[] = {
[0] = {
.cfg_eint = 0x0,
},
[1] = {
.cfg_eint = 0x3,
},
[2] = {
.cfg_eint = 0x7,
},
[3] = {
.cfg_eint = 0xF,
},
[4] = {
.cfg_eint = 0x0,
.set_config = samsung_gpio_setcfg_2bit,
.get_config = samsung_gpio_getcfg_2bit,
},
[5] = {
.cfg_eint = 0x2,
.set_config = samsung_gpio_setcfg_2bit,
.get_config = samsung_gpio_getcfg_2bit,
},
[6] = {
.cfg_eint = 0x3,
.set_config = samsung_gpio_setcfg_2bit,
.get_config = samsung_gpio_getcfg_2bit,
},
[7] = {
.set_config = samsung_gpio_setcfg_2bit,
.get_config = samsung_gpio_getcfg_2bit,
},
};
3.2 s3c24xx_gpiolib_add_chips
samsung_gpiolib_set_cfg函数用来遍历samsung_gpio_chip数组，并依次初始化配置config、
static void __init s3c24xx_gpiolib_add_chips(struct samsung_gpio_chip *chip,
int nr_chips, void __iomem *base)
{
int i;
struct gpio_chip *gc = &chip->chip;
for (i = 0 ; i < nr_chips; i++, chip++) {
/* skip banks not present on SoC */
if (chip->chip.base >= S3C_GPIO_END) // #define S3C_GPIO_END (S3C2410_GPJ(0) + 32) 这里跳过了GPJ以及以及后面的接口
continue;
if (!chip->config)
chip->config = &s3c24xx_gpiocfg_default; // 如果没有设置config，默认是2bit配置操作。对GPIOA，已经显示配置成s3c24xx_gpiocfg_banka
if (!chip->pm)
chip->pm = __gpio_pm(&samsung_gpio_pm_2bit); //
if ((base != NULL) && (chip->base == NULL))
chip->base = base + ((i) * 0x10); // GPIO控制器寄存器基地址 虚拟地址
if (!gc->direction_input)
gc->direction_input = samsung_gpiolib_2bit_input; // 配置为输入 平台相关配置函数，默认2bit配置操作
if (!gc->direction_output)
gc->direction_output = samsung_gpiolib_2bit_output; // 配置为输出 平台相关配置函数，默认2bit配置操作
samsung_gpiolib_add(chip); // 注册chip
}
}
执行完上面代码，我们就可以知道：
- GPIOA chip->config设置为了s3c24xx_gpiocfg_banka；
- GPIOB~GPIOJ chip->config设置为了s3c24xx_gpiocfg_default；
GPIOA寄存器基地址设置为：
#define S3C24XX_VA_GPIO ((S3C24XX_PA_GPIO - S3C24XX_PA_UART) + S3C24XX_VA_UART)
GPIOB~GPIO寄存器基地址依次增加0x10。
3.3 samsung_gpiolib_add
/*
* samsung_gpiolib_add() - add the Samsung gpio_chip.
* @chip: The chip to register
*
* This is a wrapper to gpiochip_add() that takes our specific gpio chip
* information and makes the necessary alterations for the platform and
* notes the information for use with the configuration systems and any
* other parts of the system.
*/
static void __init samsung_gpiolib_add(struct samsung_gpio_chip *chip)
{
struct gpio_chip *gc = &chip->chip;
int ret;
BUG_ON(!chip->base); // 检查必须参数
BUG_ON(!gc->label);
BUG_ON(!gc->ngpio);
spin_lock_init(&chip->lock); // 初始化自旋锁
if (!gc->direction_input)
gc->direction_input = samsung_gpiolib_2bit_input; // 配置为输入
if (!gc->direction_output)
gc->direction_output = samsung_gpiolib_2bit_output; // 配置为输出
if (!gc->set)
gc->set = samsung_gpiolib_set; // 设置输出电平
if (!gc->get)
gc->get = samsung_gpiolib_get; // 获取输出电平
#ifdef CONFIG_PM
if (chip->pm != NULL) {
if (!chip->pm->save || !chip->pm->resume)
pr_err("gpio: %s has missing PM functions\n",
gc->label);
} else
pr_err("gpio: %s has no PM function\n", gc->label);
#endif
/* gpiochip_add() prints own failure message on error. */
ret = gpiochip_add_data(gc, chip); // 注册
if (ret >= 0)
s3c_gpiolib_track(chip);
}
四、
标签：samsung,chip,linux,gpiolib,GPIO,gpio,控制器驱动,config From： https://www.cnblogs.com/zyly/p/17170424.html