Linux下GPIO驱动详解文章

/Linux/2011-09/43084.htm打算跟着友善之臂的《mini2440 Linux移植开发指南》见/Linux/2011-06/37904.htm 来做个LED驱动，虽然LED的原理简单得不能再简单了，但是要把kernel中针对于s3c24**的GPIO的一些数据结构，还有函数搞清楚也不是那么轻松的事，所以本文主要简单地说明下LED驱动中的相关数据结构以及函数/宏的定义，并对驱动加以验证***************************************************************************注意：在/arch/arm/mach-s3c2410/include/mach/gpio-fns.h源代码中有如下说明：16/* These functions are in the to-be-removed category and it is strongly17 * encouraged not to use these in new code. They will be marked deprecated18 * very soon.19 *20 * Most of the functionality can be either replaced by the gpiocfg calls21 * for the s3c platform or by the generic GPIOlib API.22 *23 * As of 2.6.35-rc, these will be removed, with the few drivers using them24 * either replaced or given a wrapper until the calls can be removed.25*/该头文件包括：static inline void s3c2410_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int cfg)该函数直接使用linux/arch/arm/plat-s3c/gpio-config.c中的int s3c_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int config)即可***************************************************************************首先看一下设备初始化程序：85 /*86 * 设备初始化87 */88 static int __init dev_init(void)89 {90 int ret;91 int i;92 for (i = 0; i < 4; i++) {93 //设置LED 对应的端口寄存器为输出(OUTPUT)94 if (s3c_gpio_cfgpin(led_table[i], led_cfg_table[i])<0)printk(KERN_INFO "config pin %d failed", i);95 printk(KERN_INFO "config pin %d failed", i);95 //设置LED 对应的端口寄存器为低电平输出，在模块加载> 结束后，四个LED 应该是全部都是发光96 状态97 s3c2410_gpio_setpin(led_table[i], 0);98 }99 ret = misc_register(&misc); //注册设备100 printk (DEVICE_NAME"/tinitialized/n"); //打印初始化信息101 return ret;102 }可以看到，这里涉及到两个函数，分别是s3c2410_gpio_cfgpin,s3c2410_gpio_setpin，这两个函数分别对四个LED进行配置，从函数名来看，cfgpin对引脚寄存器状态进行配置，而setpin 应该是对寄存器数据值进行配置，我们在分析函数之前先弄清楚传入的参数到底是什么。

led_table[i]28 //LED 对应的GPIO 端口列表29 static unsigned long led_table [] = {30 S3C2410_GPB(5),31 S3C2410_GPB(6),32 S3C2410_GPB(7),33 S3C2410_GPB(8),34 };这里S3C2410_GPB宏定义在mach/gpio-nrs.h中/* GPIO bank sizes */#define S3C2410_GPIO_A_NR (32)#define S3C2410_GPIO_B_NR (32)#define S3C2410_GPIO_C_NR (32)#define S3C2410_GPIO_D_NR (32)#define S3C2410_GPIO_E_NR (32)#define S3C2410_GPIO_F_NR (32)#define S3C2410_GPIO_G_NR (32)#define S3C2410_GPIO_H_NR (32)#define S3C2410_GPIO_J_NR (32) /* technically 16. */#define S3C2410_GPIO_K_NR (32) /* technically 16. */#define S3C2410_GPIO_L_NR (32) /* technically 15. */#define S3C2410_GPIO_M_NR (32) /* technically 2. */#if CONFIG_S3C_GPIO_SPACE != 0#error CONFIG_S3C_GPIO_SPACE cannot be zero at the moment#endif#define S3C2410_GPIO_NEXT(__gpio) /((__gpio##_START) + (__gpio##_NR) + CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 0)//这里的CONFIG_S3C_GPIO_SPAC是内核配置选项，在.config中可以找到，我的配置为：CONFIG_S3C_GPIO_SPACE = 0enum s3c_gpio_number {S3C2410_GPIO_A_START = 0,S3C2410_GPIO_B_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_A),S3C2410_GPIO_C_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_B),S3C2410_GPIO_D_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_C),S3C2410_GPIO_E_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_D),S3C2410_GPIO_F_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_E),S3C2410_GPIO_G_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_F),S3C2410_GPIO_H_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_G),S3C2410_GPIO_J_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_H),S3C2410_GPIO_K_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_J),S3C2410_GPIO_L_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_K),S3C2410_GPIO_M_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_L),};#define S3C2410_GPB(_nr) (S3C2410_GPIO_B_START + (_nr))因此，以S3C2410_GPB(5)为例，其宏展开为：S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_A) +5 =>(S3C2410_GPIO_A_START + S3C2410_GPIO_A_NR + CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 0) + 5 =>很显然，S3C2410_GPB(5)就是从GPA的首地址+GPA个数+GPB的offset就是当前GPB的IO偏移量，即0+32+5=37, 同理S3C2410_GPB(0) 相当于3230 S3C2410_GPB(5) 相当于3731 S3C2410_GPB(6) 相当于3832 S3C2410_GPB(7) 相当于3933 S3C2410_GPB(8) 相当于40***************************************************************************led_cfg_table[i]36 //LED 对应端口将要输出的状态列表37 static unsigned int led_cfg_table [] = {38 S3C2410_GPIO_OUTPUT,39 S3C2410_GPIO_OUTPUT,40 S3C2410_GPIO_OUTPUT,41 S3C2410_GPIO_OUTPUT,42 };S3C2410_GPIO_OUTPUT定义在mach/regs-gpio.h#define S3C2410_GPIO_LEA VE (0xFFFFFFFF) // 最后两位是设置，11表示RESERVE#define S3C2410_GPIO_INPUT (0xFFFFFFF0) /* not available on A */ // 最后两位是设置，00表示INPUT#define S3C2410_GPIO_OUTPUT (0xFFFFFFF1) // 最后两位是设置，01表示OUTPUT#define S3C2410_GPIO_IRQ (0xFFFFFFF2) /* not available for all */#define S3C2410_GPIO_SFN2 (0xFFFFFFF2) /* bank A => addr/cs/nand */#define S3C2410_GPIO_SFN3 (0xFFFFFFF3) /* not available on A */***************************************************************************根据前面的分析，s3c2410传入了当前GPIO的偏移地址，以及OUTPUT状态现在我们深入前面的两个函数：定义在linux/arch/arm/plat-s3c/gpio-config.cint s3c_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int config){struct s3c_gpio_chip *chip = s3c_gpiolib_getchip(pin); //得到对应GPIO结构体首指针，里面包含了该GPIO的各种参数unsigned long flags;int offset;int ret;if (!chip)return -EINVAL; // 没找到的话，返回invalidoffset = pin - chip->chip.base; // 否则offset等于该GPIO引脚相对于GPX（0）的偏移量，每个偏移1s3c_gpio_lock(chip, flags); // 自旋锁锁住该GPIO，通过chip指针指向lock,看下面的define和图ret = s3c_gpio_do_setcfg(chip, offset, config); //设置该GPIO状态寄存器的数值为config s3c_gpio_unlock(chip, flags); // 解锁// 自旋锁操作/* locking wrappers to deal with multiple access to the same gpio bank *///#define s3c_gpio_lock(_oc, _fl) spin_lock_irqsave(&(_oc)->lock, _fl)//#define s3c_gpio_unlock(_oc, _fl) spin_unlock_irqrestore(&(_oc)->lock, _fl)//s3c_gpio_do_setcfg操作static inline int s3c_gpio_do_setcfg(struct s3c_gpio_chip *chip,unsigned int off, unsigned int config){return (chip->config->set_config)(chip, off, config);}//这里的set_config是一个函数指针，由后面的分析知道，如果针对GPA,该函数指针指向s3c_gpio_setcfg_s3c24xx_a , 如果针对GPX应该是指向s3c_gpio_setcfg_s3c24xx——但发现，如果是其他GPX，根本没有定义set_config!!! （这个问题已经解决，见后文s3c24xx_gpiolib_init函数，事实上，其余的config的确指向s3c_gpio_do_setcfg函数）struct s3c_gpio_cfg s3c24xx_gpiocfg_default = {.set_config = s3c_gpio_setcfg_s3c24xx,.get_config = s3c_gpio_getcfg_s3c24xx,};int s3c_gpio_setcfg_s3c24xx_a(struct s3c_gpio_chip *chip, unsigned int off, unsigned int cfg) {void __iomem *reg = chip->base; // GPXCON的物理基地址unsigned int shift = off; // 每个GPA对应一位u32 con;if (s3c_gpio_is_cfg_special(cfg)) { //OUTPUT状态是否为(0xfffffffX)，是，返回1 cfg &= 0xf; // cfg = 0xX/* Map output to 0, and SFN2 to 1 */ 本实验不会运行到这cfg -= 1;if (cfg > 1)return -EINV AL;cfg <<= shift;}con = __raw_readl(reg); // 先读出该GPXCON的值，32位con &= ~(0x1 << shift); //con |= cfg; //__raw_writel(con, reg); // 将新值写入GPXCONPS:#define __raw_writeb(v,a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned char __force *)(a) = (v)) #define __raw_writew(v,a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned short __force *)(a) = (v)) #define __raw_writel(v,a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned int __force *)(a) = (v))#define __raw_readb(a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned char __force *)(a))#define __raw_readw(a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned short __force *)(a))#define __raw_readl(a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned int __force *)(a))return 0;}如果针对GPX情况int s3c_gpio_setcfg_s3c24xx(struct s3c_gpio_chip *chip,unsigned int off, unsigned int cfg){void __iomem *reg = chip->base;unsigned int shift = off * 2; // 每个GPX对应2位u32 con;if (s3c_gpio_is_cfg_special(cfg)) {cfg &= 0xf;if (cfg > 3)return -EINV AL;cfg <<= shift; // 将cfg的0,1两位左移offset}con = __raw_readl(reg); // 读对应的GPXCON值con &= ~(0x3 << shift); // 将GPXCON（pin）的两bits请0con |= cfg; // 设置config值__raw_writel(con, reg); // 写入新的GPXCONreturn 0;}return ret;} // end s3c_gpio_cfgpin这里涉及到了一个重要的数据结构，s3c_gpio_chip，此数据结构比较复杂，我贴出这个数据结构的结构图：、这个重要的数据结构中可以记录每个GPIO所需要的所有数据，后面会遇到的s3c24xx_gpios[]结构体就是该结构体的集合，描述了芯片中所有的GPIO端口，之后我们需要时时回头看看这个结构。