2021年12月03日 | 迅为4412开发板Linux驱动教程之GPIO的初始化

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GPIO的初始化

• 在内核源码目录下使用命令“ls drivers/gpio/*.o”，可以看到“gpio-exynos4”被编译进了内核

– 生成.o文件代表最终被编译进了内核

– 除了menuconfig配置文件，还可以通过.o文件来判定该文件是否编译进了

内核

• 在“gpio-exynos4.c”文件最下面一行

– core_initcall(exynos4_gpiolib_init);

– core_initcall代表在linux初始化过程中会调用

– 初始化函数是在源码目录下“include/linux/init.h”文件中定义的，该头文件

中定义了一系列的初始化函数，在linux启动的过程中会按等级

结构体exynos4_gpio_common_4bit

• 以有带有label= "GPL2"的结构体为例

• .base = (S5P_VA_GPIO2 + 0x100)

– 表示偏移地址和虚拟地址相加

• .eint_offset = 0x20

– 表示中断部分，介绍中断的时候再讲（IO口可以配置为中断模式）

• .group = 22

– 给GPIO分组

• chip.base = EXYNOS4_GPL2(0),

– 宏定义EXYNOS4_GPL2(0)赋值给初始化函数

• chip.ngpio = EXYNOS4_GPIO_L2_NR

– 表示这一小组中有几个GPIO

• chip.label = "GPL2",

– 程序员需要关心的标志

• 宏定义EXYNOS4_GPL2(0)分析

– EXYNOS4_GPL2(_nr) (EXYNOS4_GPIO_L2_START + (_nr))

– 枚举GPIO

– EXYNOS4_GPIO_L2_START= EXYNOS4_GPIO_NEXT(EXYNOS4_GPIO_L1)

– EXYNOS4_GPIO_NEXT宏定义

– #define EXYNOS4_GPIO_NEXT(__gpio)  ((__gpio##_START) + (__gpio##_NR) 

+ CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 1)

• GPIO的数量EXYNOS4_GPIO_L2_NR

– 可以通过手册查到

• S5P_VA_GPIO2

– 虚拟地址

• 查找S5P_VA_GPIO2宏定义，可以看到所有的GPIO被分为4个bank，这

个和datasheet上面是一致的。

– S5P_VA_GPIO1

– S5P_VA_GPIO2 S3C_ADDR(0x02240000)

– S5P_VA_GPIO3

– S5P_VA_GPIO4

• 查找到S3C_ADDR宏定义

– #define S3C_ADDR(x) (S3C_ADDR_BASE + (x))

• 查找到S3C_ADDR_BASE宏定义，这是一个虚拟地址，可以看出，地址

范围超出了1G或者2G内存的范围

– #define S3C_ADDR_BASE 0xF6000000

物理地址和虚拟地址的映射关系

• 虚拟地址和物理地址映射

– 虚拟地址一般很好查找，一般在平台相关gpio的文件中就可以找到宏定义

• 在source insight中搜索关键字“S5P_VA_GPIO2”，看看那里用到了这个

宏定义。搜索时间会比较长，1-5分钟吧。

• 搜索出来之后，可以看到除了gpio-exynos4.c文件中使用，cpu-exynos

中也使用了，这是一个平台文件

• 映射数组如下图所示

• 结构体解释

– .virtual = (unsigned long)S5P_VA_GPIO2,表示虚拟地址

– .pfn = __phys_to_pfn(EXYNOS4_PA_GPIO2),表示物理地址

– .length = SZ_4K,表示映射的宽度

– .type = MT_DEVICE,

• 查找到宏定义EXYNOS4_PA_GPIO2

– #define EXYNOS4_PA_GPIO2 0x11000000

– 这个物理地址0x11000000就是

GPIO的初始化流程

• 初始化过程简单描述

– 平台文件分别定义好物理地址和虚拟地址

– 物理地址和虚拟地址之间映射

• 在初始化中，引入了程序员需要使用的GPIO宏定义，并将宏定义装入

chip结构体中

GPIO的调用函数

• 例如头文件gpio-cfg.h中s3c_gpio_cfgpin函数。这个函数是给GPIO做配

置，第一个参数是宏EXYNOS4_GPL2(0)，第二个是配置的状态参数

– 配置头文件在arm/arm/plat-samsung/include/plat/gpio-cfg.h

• 查找该函数，可以看到进入函数就会调用chip结构体

– s3c_gpiolib_getchip，这个函数通过pin调用之后，会返回s3c_gpios[chip] 的

参数

– exynos4_gpio_common_4bit[]和s3c_gpios都是结构体s3c_gpio_chip类型的

数据

– 然后计算偏移地址等等一系列操作，这一部分是linux内核以及三星平台完

成的，具体细节不用管。

• 也就是我们控制GPIO的时候，可以通过GPIO的一些处理函数加上类似

EXYNOS4_GPL2(0)的宏定义，就可以操作GPIO

• 后面再具体介绍GPIO操作中，常用函数的使用

常见问题

• 不是说好的分页大小要一样，怎么GPIO经过mmu处理的时候，又有

SZ_256又有SZ_4K？

– 实际上CPU查找地址的时候，仍旧是通过内存。mmu本身不保存具体的数

据，主要是提供一个虚拟地址和物理地址的表格，表格中还有字段的长

度。这个分页和mmu没什么关系，是CPU内存以及物理地址之间通信使用

的概念。这个只是一个抽象的概念，理解mmu只是一个表格，CPU对GPIO

的操作就很好理解了。

• 内部寄存器不是很快么，CPU为什么不直接读取？

– 内部寄存器是很快，但是相对于CPU还是非常慢。CPU处理数据是将内存

中一大段一大段处理，如果单个的读取内部寄存器的值，对CPU是极大的

浪费。把内部寄存器也看成“特殊的物理地址”即可。

• 只讲了虚拟地址和物理地址对应数组，怎么没介绍哪里调用了？

– 大家可以看一下函数ioremap，linux会调用这个函数来实现gpio的映射关

系

– 今天讲的已经够多够深入了，大家只要能够理解这么一层意思就可以了

，这个东西对我们实际写驱动的帮助其实不是那么大！

• 如果我还是理解不了“对宏定义EXYNOS4_GPL2(0)的操作就是对4412芯

片管脚AC21寄存器的操作”，怎么办？

– 记住这个结论，能够将宏变量EXYNOS4_GPL2(0)和GPL这一组GPIO的第0位

寄存器联想起来。

– 后面跟着我依葫芦画瓢，不影响大家实际写程序，有兴趣再回过头理解