什么是Pinctrl子系統(tǒng)與GPIO子系統(tǒng)?
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之前我們已經(jīng)通過幾篇筆記來學(xué)習(xí)點燈了:
【Linux筆記】LED驅(qū)動程序
【Linux筆記】LED驅(qū)動實驗(總線設(shè)備驅(qū)動模型)
【Linux筆記】設(shè)備樹實例分析
但之前的點燈實驗我們都得去跟一些寄存器打交道,如:
我們要配置寄存器,肯定得去閱讀參考手冊查看相關(guān)的寄存器,如:
和寄存器打交道是一件費時費力而收獲較小的事情,換句話說就是性價比太低了。
我們在學(xué)習(xí)STM32的時候,ST都會給我們提供各種各樣的庫,這些庫就是對寄存器操作的一些封裝,我們調(diào)用那些庫函數(shù)就可以間接地操控寄存器。
我們就基本不用去查參考手冊了,至少點個燈是不用去查手冊的。
這些寄存器相關(guān)的代碼一般都是芯片原廠的工程師給我們寫好了,我們只要拿來用就可以了。
同樣的,在嵌入式Linux開發(fā)中,像上面幾篇筆記中的那幾種led驅(qū)動方式(與寄存器打交道)基本上是用不上的,我們只是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)。
Linux內(nèi)核提供了pinctrl 和 gpio 子系統(tǒng)用于引腳的驅(qū)動,這樣我們可以避免與寄存器打交道。
認(rèn)識pinctrl、gpio子系統(tǒng)
這兩個子系統(tǒng)是軟件上面的概念,屬于Linux內(nèi)核的一部分。但最終要用起來,都是要與實際硬件掛鉤,比如:
在前幾個led驅(qū)動實驗中我們知道我們要操控一個引腳,我們需要配置兩個模塊的寄存器:GPIO模塊及IOMUXC模塊。
IOMUXC模塊是用來配置引腳功能及一些引腳參數(shù)(引腳速率、上下拉等);GPIO模塊用于配置引腳的輸入輸出等。
其中,pinctrl子系統(tǒng)管理的是IOMUXC模塊;gpio子系統(tǒng)管理的是GPIO模塊。
下面簡單看一下這兩個子系統(tǒng)在設(shè)備樹代碼中的體現(xiàn)(以百問網(wǎng)的設(shè)備樹文件100ask_imx6ull-14x14.dts為例):
1、pinctrl子系統(tǒng)
可以看到這里有兩個節(jié)點:iomuxc節(jié)點與iomuxc_snvs節(jié)點,它們都是用來描述IOMUXC模塊的。
其實這兩個節(jié)點是在
imx6ull.dtsi文件中被創(chuàng)建的,這是NXP官方提供的。在
100ask_imx6ull-14x14.dts文件中向這兩個節(jié)點追加內(nèi)容。
追加的內(nèi)容就是實際引腳功能的配置及引腳參數(shù)信息配置,下面以一個led的控制引腳為例簡單分析一下:
這個宏中前三個值是寄存器的偏移地址,后兩個是寄存器的值,另一個寄存器的值就是設(shè)備樹文件里pinctrl_leds節(jié)點里的那個值,即:
下面再進一步分析:
2、gpio子系統(tǒng)
2、gpio子系統(tǒng)
這里需要重點關(guān)注如下兩個屬性:
gpio-controller; #gpio-cells =;
gpio-controller;表明這個節(jié)點是一個GPIO控制器,這個控制器下面有很多引腳。
#gpio-cells =;表示這個控制器下每一個引腳要用 2 個 32 位的數(shù)(cell)來描述,其中一個數(shù)(cell)用來表示引腳,另一個數(shù)(cell)用來表示有效電平或其它特性。如:
至此,基于gpio子系統(tǒng)及pinctrl子系統(tǒng)的設(shè)備樹文件的代碼結(jié)構(gòu)如下(圖片來自百問網(wǎng)):
對于pinctrl信息,有些芯片提供了生成工具。
(1)gpio子系統(tǒng)的API接口
設(shè)備樹用于描述設(shè)備相關(guān)的信息,而我們的驅(qū)動獲得設(shè)備信息之后也要使用一些API接口來操控設(shè)備。
gpio子系統(tǒng)已經(jīng)幫我們屏蔽掉了寄存器相關(guān)的操作,并給我們提供了一些API接口,我們只要調(diào)用這些API接口就可以間接地操控相關(guān)寄存器。
其有兩套API接口:基于描述符的(descriptor-based)、老的(legacy)。如:
其中使用基于描述符的(descriptor-based)的接口需要包含頭文件linux/gpio/consumer.h:
使用老的(legacy)接口需要包含頭文件linux/gpio.h:
led驅(qū)動實驗
led驅(qū)動實驗
下面簡單看一些基于這兩個子系統(tǒng)的led驅(qū)動實驗(相關(guān)代碼來自百問網(wǎng))。
1、設(shè)備樹文件
1、設(shè)備樹文件
我們需要屏蔽掉百問開發(fā)板出廠自帶的設(shè)備樹文件(
100ask_imx6ull-14x14.dts)中描述led設(shè)備相關(guān)的代碼,并添加如下內(nèi)容:
(1)在設(shè)備樹文件中添加如下Pinctrl信息:
(2)在設(shè)備樹文件根節(jié)點下添加如下led節(jié)點信息:
2、驅(qū)動核心代碼
2、驅(qū)動核心代碼
(1)匹配
(2)probe函數(shù)
匹配成功則執(zhí)行此函數(shù)從設(shè)備樹獲取設(shè)備信息:
(3)open函數(shù)
此函數(shù)設(shè)置引腳方向:
(4)write函數(shù)
此函數(shù)設(shè)置引腳輸出值:
3、應(yīng)用代碼
3、應(yīng)用代碼
#include #include #include #include #include #include /*
* ./ledtest /dev/100ask_led0 on
* ./ledtest /dev/100ask_led0 off
*/ int main(int argc, char **argv) { int fd; char status; /* 1. 判斷參數(shù) */ if (argc != 3)
{ printf("Usage: %s\n" , argv[0]); return -1;
} /* 2. 打開文件 */ fd = open(argv[1], O_RDWR); if (fd == -1)
{ printf("can not open file %s\n", argv[1]); return -1;
} /* 3. 寫文件 */ if (0 == strcmp(argv[2], "on"))
{
status = 1;
write(fd, &status, 1);
} else {
status = 0;
write(fd, &status, 1);
}
close(fd); return 0;
}
4、Makefile文件
5、驗證
編譯設(shè)備樹文件、以模塊的方式編譯驅(qū)動文件。并把編譯生成以下幾個文件上傳到板子里:
100ask_imx6ull-14x14.dtb
leddrv.ko
ledtest
這里我們使用百問網(wǎng)開發(fā)的100ask_imx6ull_flashing_tool工具來上傳,如
也可以使用開發(fā)板掛載NFS來上傳這幾個文件,關(guān)于NFS可查看往期筆記:【Linux筆記】掛載網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)
100ask_imx6ull_flashing_tool工具默認(rèn)把文件上傳到根目錄。我們需要手動把100ask_imx6ull-14x14.dtb文件拷貝到/boot目錄下并重啟。
測試結(jié)果如:
同時,led燈也對應(yīng)著亮、滅。
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