Linux下GPIO驅(qū)動詳解文章

1、打 算 跟 著 友 善 之 臂 的 mini2440 Linux 移 植 開 發(fā) 指 南 見 來做個 LED 驅(qū)動，雖然 LED 的原理簡單 得不能再簡單了，但是要把 kernel 中針對于 s3c24* 的 GPIO 的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還有函數(shù)搞 清楚也不是那么輕松的事，所以本文主要簡單地說明下 LED 驅(qū)動中的相關數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及函 數(shù)/宏的定義，并對驅(qū)動加以驗證*注意：在 /arch/arm/mach-s3c2410/include/mach/gpio-fns.h 源代碼中有如下說明：16/* These functions are in the to-be-removed category

2、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

3、 few drivers using them24 * either replaced or given a wrapper until the calls can be removed.25*/該頭文件包括：static inline void s3c2410_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int cfg)該函數(shù)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*首先看一下設備初始化程序：

4、85 /*86 * 設備初始化87 */88 static int _init dev_init(void)89 90 int ret;91 int i;92 for (i = 0; i 4; i+) 93 /設置 LED 對應的端口寄存器為輸出 (OUTPUT)94 if (s3c_gpio_cfgpin(led_tablei, led_cfg_tablei) 結(jié)束后，四個 LED 應該是 全部都是發(fā)光96 狀態(tài)97 s3c2410_gpio_setpin(led_tablei, 0);98 99 ret = misc_register(&misc); / 注冊設備100 printk (D

5、EVICE_NAME/tinitialized/n); / 打印初始化信息101 return ret;102 可以看到，這里涉及到兩個函數(shù)，分別是 s3c2410_gpio_cfgpin,s3c2410_gpio_setpin ，這兩個 函數(shù)分別對四個 LED 進行配置， 從函數(shù)名來看， cfgpin 對引腳寄存器狀態(tài)進行配置， 而 setpin 應該是對寄存器數(shù)據(jù)值進行配置，我們在分析函數(shù)之前先弄清楚傳入的參數(shù)到底是什么。led_tablei28 /LED 對應的 GPIO 端口列表29 static unsigned long led_table = 30S3C2410_GPB(5),3

6、1S3C2410_GPB(6),32S3C2410_GPB(7),33S3C2410_GPB(8),34 ;這里 S3C2410_GPB 宏定義在 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

7、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 C

8、ONFIG_S3C_GPIO_SPACE cannot be zero at the moment #endif#define S3C2410_GPIO_NEXT(_gpio) /(_gpio#_START) + (_gpio#_NR) + CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 0)/這里的 CONFIG_S3C_GPIO_SPAC 是內(nèi)核配置選項，在 .config 中可以找到，我的配置為：CONFIG_S3C_GPIO_SPACE = 0 enum s3c_gpio_number S3C2410_GPIO_A_START = 0, S3C2410_GPIO_B_START = S

9、3C2410_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_GPI

10、O_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(S3C

11、2410_GPIO_L), ;#define S3C2410_GPB(_nr) (S3C2410_GPIO_B_START + (_nr)因此，以 S3C2410_GPB(5) 為例，其宏展開為：S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_A) +5 =(S3C2410_GPIO_A_START + S3C2410_GPIO_A_NR +CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 0) +5 =很顯然， S3C2410_GPB(5) 就是從 GPA 的首地址 +GPA 個數(shù) +GPB 的 offset 就是當前 GPB 的 IO 偏移量，即0+32+5=37, 同理S3C

12、2410_GPB(0) 相當于 3230S3C2410_GPB(5)相當于3731S3C2410_GPB(6)相當于3832S3C2410_GPB(7)相當于3933S3C2410_GPB(8)相當于40*led_cfg_tablei36 /LED 對應端口將要輸出的狀態(tài)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 定義在 mac

13、h/regs-gpio.h#define S3C2410_GPIO_LEA VE (0xFFFFFFFF) / 最后兩位是設置， 11 表示 RESERVE#define S3C2410_GPIO_INPUT (0xFFFFFFF0) /* not available on A */ 最后兩位是(0xFFFFFFF1)設置， 00 表示 INPUT #define S3C2410_GPIO_OUTPUT/ 最后兩位是設置， 01 表示 OUTPUT#define S3C2410_GPIO_IRQ (0xFFFFFFF2) /* not available for all */#define S

14、3C2410_GPIO_SFN2 (0xFFFFFFF2) /* bank A = addr/cs/nand */ #define S3C2410_GPIO_SFN3 (0xFFFFFFF3) /* not available on A */ *根據(jù)前面的分析， s3c2410 傳入了當前 GPIO 的偏移地址，以及 OUTPUT 狀態(tài)現(xiàn)在我們深入前面的兩個函數(shù)：定義在 linux/arch/arm/plat-s3c/gpio-config.cint s3c_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int config)struct s3c_gpio_ch

15、ip *chip = s3c_gpiolib_getchip(pin);/ 得到對應 GPIO 結(jié)構(gòu)體首指針，里面包含了該 GPIO 的各種參數(shù)unsigned long flags;int offset;int ret;if (!chip)return -EINVAL; / 沒找到的話，返回 invalidoffset = pin - chip-chip.base;/ 否則 offset 等于該 GPIO 引腳相對于 GPX( 0)的偏移量，每個偏移 1s3c_gpio_lock(chip, flags); / 自旋鎖鎖住該 GPIO ，通過 chip 指針指向 lock, 看下面的 def

16、ine 和圖ret = s3c_gpio_do_setcfg(chip, offset, config); / 設置該 GPIO 狀態(tài)寄存器的數(shù)值為 config s3c_gpio_unlock(chip, flags); / 解鎖/ 自旋鎖操作/* 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)

17、 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);/這里的 set_config 是一個函數(shù)指針，由后面的分析知道，如果針對GPA, 該函數(shù)指針指向s3c_gpio_setcfg_s3c24xx_a , 如果針對 G

18、PX 應該是指向 s3c_gpio_setcfg_s3c24xx 但發(fā)現(xiàn)， 如果是其 他 GPX， 根本沒有 定義 set_config! （這個問題 已經(jīng)解決，見后 文 s3c24xx_gpiolib_init 函數(shù)，事實上，其余的 config 的確指向 s3c_gpio_do_setcfg 函數(shù)）struct s3c_gpio_cfg s3c24xx_gpiocfg_default = .set_config = s3c_gpio_setcfg_s3c24xx,.get_config = s3c_gpio_getcfg_s3c24xx, ;int s3c_gpio_setcfg_s3c2

19、4xx_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; u32 con;/ 每個 GPA 對應一位if (s3c_gpio_is_cfg_special(cfg) /OUTPUT 狀態(tài)是否為 (0xfffffffX) ，是，返回 1 cfg &= 0xf; / cfg = 0xX/* Map output to 0, and SFN2 to 1 */ 本實驗不會運行到這cf

20、g -= 1;if (cfg 1)return -EINV AL;cfg = shift;con = _raw_readl(reg); con &= (0x1 base;unsigned int shift = off * 2;/ 每個 GPX 對應 2 位u32 con;if (s3c_gpio_is_cfg_special(cfg) cfg &= 0xf;if (cfg 3) return -EINV AL;cfg = shift; / 將 cfg 的 0,1 兩位左移 offset con = _raw_readl(reg); con &= (0x3 shift); con |= cfg

21、;_raw_writel(con, reg);/ 讀對應的 GPXCON 值/ 將 GPXCON (pin)的兩 bits 請 0 / 設置 config 值/ 寫入新的 GPXCONreturn 0; return ret; / end s3c_gpio_cfgpin這里涉及到了一個重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， s3c_gpio_chip ，此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較復雜，我貼出這個數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖：這個重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中可以記錄每個 GPIO 所需要的所有數(shù)據(jù)， 后面會遇到的 s3c24xx_gpios 結(jié)構(gòu)體就是該結(jié)構(gòu)體的集合， 描述了芯片中所有的 GPIO 端口， 之后我們需要時時回頭看看 這個結(jié)構(gòu)。我們先來

22、看 s3c_gpiolib_getchip ，它實現(xiàn)了返回對應 pin 值的 GPIO 結(jié)構(gòu)體首指針的功能#includestatic inline struct s3c_gpio_chip *s3c_gpiolib_getchip(unsigned int pin)struct s3c_gpio_chip *chip;if (pin S3C_GPI0_END)如果超過 GPJ(32)就 return NULLreturn NULL;chip = &s3c24xx_gpiospin/32;/根據(jù)偏移，計算出對應 pin 的 GPI0 結(jié)構(gòu)體指針return (pin - chip-chip.b

23、ase) chip.ngpio) ? chip : NULL;/ 這里驗證，如果 pin 偏移超過了 GPI0 的個數(shù)，說明出錯了，否則就返回該 GPI0 的結(jié)構(gòu)體指針回想以下之前 s3c2410_gpio_cfgpin 中，我們傳入的參數(shù)是 led_tablei 和 led_cfg_tablei ，/* GPI0 sizes for various SoCs:* 2442* 2410 2412 2440 2443 2416* A 2322251625* B 11 11 11 11 9* C 1615161616* D 1616161616* E 1616161616* F 88888* G1

24、61616168* H 111191515* J -1316-* K -16* L -157* M -22*/ struct s3c_gpio_chip s3c24xx_gpios = 0 = .base = S3C2410_GPACON, / datasheet 上地址為 0x56000000/#define S3C2410_GPACONS3C2410_GPIOREG(0x00)#define S3C2410_GPIOREG(x) (x) + S3C24XX_V A_GPIO)#define S3C24XX_V A_GPIO (S3C24XX_PA_GPIO - S3C24XX_PA_UAR

25、T) S3C24XX_VA_UART)S3C24XX_PA_GPIO 相當于 (0x15600000)S3C24XX_PA_UART 相當于 (0x15000000)#define S3C_VA_UART S3C_ADDR(0x01000000) /* UART */#define S3C_ADDR_BASE 0xF6000000#ifndef _ASSEMBL Y_#define S3C_ADDR(x) (void _iomem _force *)S3C_ADDR_BASE + (x) #else#define S3C_ADDR(x) (S3C_ADDR_BASE + (x)#endif0x

26、15600000-15000000+F7000000 這里的 S3C2410_GPACON 應該怎么算？.pm = _gpio_pm(&s3c_gpio_pm_1bit),.config = &s3c24xx_gpiocfg_banka,/ 設置 GPIO 的函數(shù)指針static struct s3c_gpio_cfg s3c24xx_gpiocfg_banka = .set_config = s3c_gpio_setcfg_s3c24xx_a,.get_config = s3c_gpio_getcfg_s3c24xx_a,;.chip = .base = S3C2410_GPA(0), /基

27、地址，也是偏移量 .owner = THIS_MODULE,.label = GPIOA, .ngpio = 24,.direction_input = s3c24xx_gpiolib_banka_input, .direction_output = s3c24xx_gpiolib_banka_output, ,1 = .base = S3C2410_GPBCON,.pm = _gpio_pm(&s3c_gpio_pm_2bit),.chip = .base = S3C2410_GPB(0), .owner = THIS_MODULE, .label = GPIOB, .ngpio = 16,

28、 ,2 = .base = S3C2410_GPCCON,.pm = _gpio_pm(&s3c_gpio_pm_2bit),.chip = .base = S3C2410_GPC(0), .owner = THIS_MODULE, .label = GPIOC, .ngpio = 16, ,3 = .base = S3C2410_GPDCON,.pm = _gpio_pm(&s3c_gpio_pm_2bit),.chip = .base = S3C2410_GPD(0), .owner = THIS_MODULE, .label = GPIOD, .ngpio = 16, ,4 = .bas

29、e = S3C2410_GPECON,.pm = _gpio_pm(&s3c_gpio_pm_2bit),.chip = .base = S3C2410_GPE(0),.label = GPIOE, .owner = THIS_MODULE,.ngpio = 16, ,5 = .base = S3C2410_GPFCON,.pm = _gpio_pm(&s3c_gpio_pm_2bit),.chip = .base = S3C2410_GPF(0),.owner = THIS_MODULE,.label = GPIOF, .ngpio = 8, .to_irq = s3c24xx_gpiolib_bankf_toirq, ,6 = .base = S3C241