RK3568 GPIO的操作介绍

说明

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。 所有的 GPIO 在上电后的初始状态都是输入模式，可以通过软件设为上拉或下拉，也可以设置为中断脚，驱动强度都是可编程的,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。

本文以 GPIO0_B4 和 GPIO4_D5 这两个 GPIO 口为例写了一份简单操作 GPIO 口的驱动，以下就以该驱动为例介绍 GPIO 的操作。

常用的 GPIO API 定义

#include <linux/gpio.h>
#include <linux/of_gpio.h>

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);

GPIO引脚计算

RK3568 有 5 组 GPIO bank：GPIO0GPIO4，每组又以 A0A7, B0B7, C0C7, D0~D7 作为编号区分,常用以下公式计算引脚：

GPIO pin脚计算公式：pin = bank * 32 + number
GPIO 小组编号计算公式：number = group * 8 + X

下面演示GPIO4_D5 pin脚计算方法：

bank = 4; //GPIO4_D5 => 4, bank ∈ [0,4]

group = 3; //GPIO4_D5 => 3, group ∈ {(A=0), (B=1), (C=2), (D=3)}

X = 5; //GPIO4_D5 => 5, X ∈ [0,7]

number = group * 8 + X = 3 * 8 + 5 = 29

pin = bank*32 + number= 4 * 32 + 29 = 157;

GPIO4_D5 对应的设备树属性描述为:<&gpio4 29 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>,由kernel/include/dt-bindings/pinctrl/rockchip.h的宏定义可知，也可以将GPIO4_D5描述为<&gpio4 RK_PD5 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>。

// kernel/include/dt-bindings/pinctrl/rockchip.h
#define RK_PA0 0
#define RK_PA1 1
#define RK_PA2 2
#define RK_PA3 3
#define RK_PA4 4
#define RK_PA5 5
#define RK_PA6 6
#define RK_PA7 7
#define RK_PB0 8
#define RK_PB1 9
#define RK_PB2 10
#define RK_PB3 11
......

当GPIO4_D5脚没有被其它外设复用时, 我们可以通过export导出该引脚去使用

:/ # ls /sys/class/gpio/
export gpiochip128 gpiochip32 gpiochip64 unexport
gpiochip0 gpiochip255 gpiochip500 gpiochip96
:/ # echo 157 > /sys/class/gpio/export
:/ # ls /sys/class/gpio/
export gpiochip0 gpiochip255 gpiochip500 gpiochip96
gpio157 gpiochip128 gpiochip32 gpiochip64 unexport
:/ # ls /sys/class/gpio/gpio157
active_low device direction edge power subsystem uevent value
:/ # cat /sys/class/gpio/gpio157/direction
in
:/ # cat /sys/class/gpio/gpio157/value
0

DTS配置

首先在 DTS 文件中增加驱动的资源描述：

kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk356x-demo.dtsi
gpio_demo: gpio_demo {
status = "okay";
compatible = "demo,rk356x-gpio";
demo-gpio = <&gpio0 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* GPIO0_B4 /
demo-irq-gpio = <&gpio4 29 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>; / GPIO4_D5 */
};

这里定义了一个脚作为一般的输出输入口：demo-gpio GPIO0_B4 , 定义了一个脚作为中断，其中 GPIO_ACTIVE_HIGH 表示高电平有效，如果想要低电平有效，可以改为：GPIO_ACTIVE_LOW，而 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING和IRQ_TYPE_EDGE_RISING:用于边沿触发方式的中断，指示上升沿还是下降沿， IRQ_TYPE_LOW和IRQ_TYPE_HIGH:用于电平触发方式的中断，指示中断是高电平还是低电平；这个属性将被驱动所读取。

然后在 probe 函数中对 DTS 所添加的资源进行解析，代码如下：

static int demo_gpio_probe(struct platform_device *pdev)
{
int ret;
int gpio;
enum of_gpio_flags flag;
struct demo_gpio_info *gpio_info;
struct device_node *demo_gpio_node = pdev->dev.of_node;

printk("demo GPIO Test Program Probe\n");
gpio_info = devm_kzalloc(&pdev->dev,sizeof(struct demo_gpio_info *), GFP_KERNEL);
if (!gpio_info) {
    return -ENOMEM;
}
gpio = of_get_named_gpio_flags(demo_gpio_node, "demo-gpio", 0, &flag);
if (!gpio_is_valid(gpio)) {
	printk("demo-gpio: %d is invalid\n", gpio); return -ENODEV;
}
if (gpio_request(gpio, "demo-gpio")) {
    printk("gpio %d request failed!\n", gpio);
    gpio_free(gpio);
    return -ENODEV;
 }
gpio_info->demo_gpio = gpio;
gpio_info->gpio_enable_value = (flag == OF_GPIO_ACTIVE_LOW) ? 0:1;
gpio_direction_output(gpio_info->demo_gpio, gpio_info->gpio_enable_value);
printk("demo gpio putout\n");
...

}

of_get_named_gpio_flags 从设备树中读取 demo-gpio 和 demo-irq-gpio 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 。在驱动中调用 gpio_direction_output 就可以设置输出高还是低电平，这里默认输出从 DTSI 获取得到的有效电平 GPIO_ACTIVE_HIGH，即为高电平，如果驱动正常工作，可以用万用表测得对应的引脚应该为高电平。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(gpio);
val = gpio_get_value(gpio);

中断

在示例程序中还包含了一个中断引脚，GPIO 口的中断使用与 GPIO 的输入输出类似，首先在 DTS 文件中增加驱动的资源描述：

kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk356x-demo.dtsi
gpio {
compatible = "demo-gpio";
demo-irq-gpio = <&gpio4 29 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>; /* GPIO4_D5 */
};

IRQ_TYPE_EDGE_RISING 表示中断由上升沿触发，当该引脚接收到上升沿信号时可以触发中断函数。 这里还可以配置成如下：

IRQ_TYPE_NONE //默认值，无定义中断触发类型
IRQ_TYPE_EDGE_RISING //上升沿触发
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING //下降沿触发
IRQ_TYPE_EDGE_BOTH //上升沿和下降沿都触发
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH //高电平触发
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW //低电平触发

然后在 .probe 函数中对 DTS 所添加的资源进行解析，再做中断的注册申请，代码如下：

static irqreturn_t demo_gpio_irq(int irq, void *dev_id) //中断函数
{
printk("Enter demo gpio irq test program!\n");
return IRQ_HANDLED;
}
static int demo_gpio_probe(struct platform_device *pdev)
{
int ret;
int gpio;
enum of_gpio_flags flag;
struct demo_gpio_info *gpio_info;
struct device_node *demo_gpio_node = pdev->dev.of_node;
...

gpio_info->demo_irq_gpio = gpio;
gpio_info->demo_irq_mode = flag;
gpio_info->demo_irq = gpio_to_irq(gpio_info->demo_irq_gpio);
if (gpio_info->demo_irq) {
  		if (gpio_request(gpio, "demo-irq-gpio")) {
     	printk("gpio %d request failed!\n", gpio); gpio_free(gpio); return IRQ_NONE;
   }
   ret = request_irq(gpio_info->demo_irq, demo_gpio_irq, flag, "demo-gpio", gpio_info);
   if (ret != 0) free_irq(gpio_info->demo_irq, gpio_info);
      dev_err(&pdev->dev, "Failed to request IRQ: %d\n", ret);
}
return 0;

}

调用 gpio_to_irq 把 GPIO 的 PIN 值转换为相应的 IRQ 值，调用 gpio_request 申请占用该 IO 口，调用 request_irq 申请中断，如果失败要调用 free_irq 释放，该函数中 gpio_info-demo_irq 是要申请的硬件中断号，demo_gpio_irq 是中断函数，gpio_info->demo_irq_mode 是中断处理的属性，demo-gpio 是设备驱动程序名称，gpio_info 是该设备的 device 结构，在注册共享中断时会用到。

GPIO复用

GPIO 口除了通用输入输出、中断功能外，还可能有其它复用功能，如GPIO0_B4, 就有如下几个功能：

那么在使用作GPIO口时，就需要注意是否被复用为其他功能了，这里可以用io命令查看iomux来判断是否复用，假如通过io命令发现GPIO0_B4有复用作I2C1_SDA，使用GPIO0_B4作gpio或者其他功能时就需要将I2C1 disabled掉。

&i2c1 {
status = "disabled";
};

gpio_demo: gpio_demo {
status = "okay";
compatible = "demo,rk356x-gpio";
demo-gpio = <&gpio0 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* GPIO0_B4 /
demo-irq-gpio = <&gpio4 29 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>; / GPIO4_D5 */
};
// Note: 此处GPIO0_B4仅作示例，实际使用中不推荐如此修改

原作者：悲伤的小强