2021年12月03日 | iTOP-4412 开发板的 GPIO 是怎么操作的？

Exynos4412 所有的 GPIO 都有固定的地址，为了方便操作这些 GPIO，Linux 内核

在 gpio-exynos4.h 里面定义了一些 GPIO 的宏，例如：

#define EXYNOS4_GPA0(_nr)  (EXYNOS4_GPIO_A0_START + (_nr)) 

#define EXYNOS4_GPA1(_nr)  (EXYNOS4_GPIO_A1_START + (_nr)) 

#define EXYNOS4_GPB(_nr)  (EXYNOS4_GPIO_B_START + (_nr)) 

..................................... 

#define EXYNOS4_GPY5(_nr)  (EXYNOS4_GPIO_Y5_START + (_nr)) 

#define EXYNOS4_GPY6(_nr)  (EXYNOS4_GPIO_Y6_START + (_nr)) 

#define EXYNOS4_GPZ(_nr)  (EXYNOS4_GPIO_Z_START + (_nr)) 

这些宏就是把每个 GPIO 的地址做了一下封装，它的好处就是方便我们使用并且

根据宏的名字就能直观的知道是在操作哪个 GPIO。

Linux 内核中关于 GPIO 的驱动在 driver/gpio/gpio-exynos4.c 文件里面， 在这

个文件中 GPIO 驱动初始化入口函数是 exynos4_gpiolib_init， 因为这个文件同

时也支持 4210 的 GPIO，所以开始先初始化了一些通用的 GPIO （4412 和 4210 都

有的 GPIO） ，代码如下：

chip = exynos4_gpio_common_4bit; 

nr_chips = ARRAY_SIZE(exynos4_gpio_common_4bit); 

for (i = 0; i < nr_chips; i++, chip++) { 

if (chip->config == NULL) 

chip->config = &gpio_cfg; 

if (chip->base == NULL) 

pr_err("No allocation of base address for [common gpio]"); 

} 

samsung_gpiolib_add_4bit_chips(exynos4_gpio_common_4bit, 

nr_chips); 

变量 exynos4_gpio_common_4bit 是一个数组， 定义了一些通用的 GPIO， nr_chips

是记录的 exynos4_gpio_common_4bit 数组里面素个数。

首先使用 for 循环遍历 exynos4_gpio_common_4bit 所有的素，为每个素的

config 结构赋值：

if (chip->config == NULL) 

chip->config = &gpio_cfg; 

gpio_cfg 是类型为 s3c_gpio_cfg 的结构体，这个结构体的定义如下：

struct s3c_gpio_cfg { 

unsigned int  cfg_eint; 

s3c_gpio_pull_t  (*get_pull)(struct s3c_gpio_chip *chip, unsigned 

offs); 

int    (*set_pull)(struct s3c_gpio_chip *chip, unsigned offs, 

s3c_gpio_pull_t pull); 

unsigned (*get_config)(struct s3c_gpio_chip *chip, unsigned offs); 

int  (*set_config)(struct s3c_gpio_chip *chip, unsigned offs, 

unsigned config); 

}; 

通过上面的代码我们可以看到这个结构体里主要是一些函数指针，get_pull 是

获取 GPIO 的上拉状态，set_pull 是设置 GPIO 上拉或下拉的，set_config 是设

置 GPIO 的工作模式，例如：输出/输入/其他功能。下面我们来看看 gpio_cfg

变量的定义，如下：

static struct s3c_gpio_cfg gpio_cfg = { 

.set_config  = s3c_gpio_setcfg_s3c64xx_4bit, 

.set_pull  = s3c_gpio_setpull_exynos4, 

.get_pull  = s3c_gpio_getpull_exynos4, 

}; 

通过上面的代码，可以看到分别对 gpio_cfg 结构的三个函数指针赋值，这三个

函数 的 定义 是在 gpio-config.c 里面 实现 的 ， 这个 文 件 在 内核 源 码

arch/arm/plat-samsung 目录下，这三个函数的作用就是根据传进来的参数，配

置 GPIO 相应的寄存器，从而实现对 GPIO 的操作。

然后 我们 回到 gpio-exynos4.c ， 接 着看 下 面 的代 码， 完成 了

exynos4_gpio_common_4bit 中每个素的 config 结构赋值后， 接着会调用函数

samsung_gpiolib_add_4bit_chips(exynos4_gpio_common_4bit,  nr_chips) 来

向系统注册 GPIO 结构体。代码如下：

void  __init  samsung_gpiolib_add_4bit_chips(struct  s3c_gpio_chip  *chip, 

int nr_chips) 

{ 

for (; nr_chips > 0; nr_chips--, chip++) { 

samsung_gpiolib_add_4bit(chip); 

s3c_gpiolib_add(chip); 

} 

} 

上面的代码主要有两个函数组成分别是 samsung_gpiolib_add_4bit(chip) 和

s3c_gpiolib_add(chip)， 首先我们来看下 samsung_gpiolib_add_4bit(chip)函

数的实现：

void __init samsung_gpiolib_add_4bit(struct s3c_gpio_chip *chip) 

{ 

chip->chip.direction_input = samsung_gpiolib_4bit_input; 

chip->chip.direction_output = samsung_gpiolib_4bit_output; 

chip->pm = __gpio_pm(&s3c_gpio_pm_4bit); 

} 

这个函数也是为函数指针赋值，direction_input 是设置 GPIO 为输入模式，

direction_output 是设置 GPIO 为输出。

s3c_gpiolib_add(chip)函数主要作用是给一些函数指针赋值，然后根据传进来

的参数把对应的 GPIO 的信息保存到 gpio_desc 结构里，gpio_desc 是内核里面

定义的一个全局变量，用来保存每个 GPIO 的信息。 至此 GPIO 的驱动初始化就完

成了，其他它主要完成的功能就是为每个 GPIO 的结构体里面的函数指针赋值，

最后把每个 GPIO 结构信息保存到全局变量 gpio_desc 里面。

上面已经完成了一些通用的 GPIO 驱动的初始化，我们在回到 gpio-exynos4.c，

下面是根据 CPU 的型号初始化 CPU 特定的 GPIO 了，代码如下：

/* Only 4210 GPIO part */ 

if (soc_is_exynos4210()) { 

chip = exynos4210_gpio_4bit; 

nr_chips = ARRAY_SIZE(exynos4210_gpio_4bit); 

for (i = 0; i < nr_chips; i++, chip++) { 

if (chip->config == NULL) 

chip->config = &gpio_cfg; 

if (chip->base == NULL) 

pr_err("No allocation of base address [4210 gpio]"); 

} 

samsung_gpiolib_add_4bit_chips(exynos4210_gpio_4bit, 

nr_chips); 

} else { 

/* Only 4212/4412 GPIO part */ 

chip = exynos4212_gpio_4bit; 

nr_chips = ARRAY_SIZE(exynos4212_gpio_4bit); 

for (i = 0; i < nr_chips; i++, chip++) { 

if (chip->config == NULL) 

chip->config = &gpio_cfg; 

if (chip->base == NULL) 

pr_err("No allocation of base address [4212 gpio]"); 

} 

samsung_gpiolib_add_4bit_chips(exynos4212_gpio_4bit, 

nr_chips); 

} 

通过看上面的代码，初始化过程与前面介绍的初始化通用 GPIO 原理是一样的，

这里我们不在细介绍。对所有 GPIO 的初始化完成以后内核中的其他驱动模块

就可以方便的使用我们注册到 gpio_desc 里面的 GPIO 了。内核提供了几个全局

函数来操作这些 GPIO：

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label) 

void gpio_free(unsigned gpio) 

int s3c_gpio_setpull(unsigned int pin, s3c_gpio_pull_t pull) 

int s3c_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int config) 

int gpio_direction_input(unsigned gpio) 

int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value) 

gpio_request 函数是申请 GPIO 操作， 根据传递进来的参数 gpio， 会去全局变量

gpio_desc 里面找到对应的 GPIO 结构，判断 desc 的标志位 flag 有没有被设置

FLAG_REQUESTED，如果有设置说明其他地方在使用这个 GPIO，程序返回-EBUSY

错误，如果没有设置就设置 flags 的标记为 FLAG_REQUESTED。

gpio_free 函数是释放 GPIO 操作，根据传递进来的参数，在 gpio_desc 全局变

量找到对应的 GPIO 结构，清除掉 desc 的 flag 标志变量的 FLAG_REQUESTED 位。

s3c_gpio_setpull 函数是设置 GPIO 的上拉或下拉的，变量 pull 的取值范围如

下定义：

#define S3C_GPIO_PULL_NONE  ((__force s3c_gpio_pull_t)0x00) 

#define S3C_GPIO_PULL_DOWN  ((__force s3c_gpio_pull_t)0x01) 

#define S3C_GPIO_PULL_UP  ((__force s3c_gpio_pull_t)0x02) 

S3C_GPIO_PULL_NONE 是悬空

S3C_GPIO_PULL_DOWN 是下拉

S3C_GPIO_PULL_UP 是上拉

s3c_gpio_cfgpin 函数是设置 GPIO 的功能：输入/输出/其他功能，第二个参数

config 取值范围如下：

#define S3C_GPIO_INPUT  (S3C_GPIO_SPECIAL(0)) 

#define S3C_GPIO_OUTPUT  (S3C_GPIO_SPECIAL(1)) 

#define S3C_GPIO_SFN(x)  (S3C_GPIO_SPECIAL(x)) 

S3C_GPIO_INPUT 是输入模式，S3C_GPIO_OUTPUT 是输出模式，S3C_GPIO_SFN(x)

是其他模式，例如中断模式等。

gpio_direction_input 函数设置 GPIO 是输入功能。

gpio_direction_output 设置 GPIO 输出，第二个参数 value 取值 0 或 1,0 代表

输出低电平，1 代表输出高电平。

下面我们来看几个 GPIO 操作的例子：

if (gpio_request(EXYNOS4_GPX3(3), "MPU6050 INT")) 

printk(KERN_WARNING  "MPU6050  INT(GPX3.3)  Port  request  error!!!n"); 

else{ 

s3c_gpio_setpull(EXYNOS4_GPX3(3), S3C_GPIO_PULL_NONE); 

s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPX3(3), S3C_GPIO_SFN(0)); 

gpio_direction_input(EXYNOS4_GPX3(3)); 

gpio_free(EXYNOS4_GPX3(3)); 

} 

上面的代码是设置 GPIO 引脚 GPX3_3 为输入模式，悬空。 

err = gpio_request_one(EXYNOS4_GPX0(0), GPIOF_IN, "mcp251x_INT"); 

if (err) { 

printk(KERN_ERR "failed to request mcp251x_INTn"); 

return -1; 

} 

s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPX0(0), S3C_GPIO_SFN(0xf)); 

s3c_gpio_setpull(EXYNOS4_GPX0(0), S3C_GPIO_PULL_NONE); 

gpio_free(EXYNOS4_GPX0(0)); 

上面的代码设置 GPIO 引脚 GPX0_0 为中断模式。

if(gpio_request(EXYNOS4_GPK1(0), "GPK1_0")) 

{ 

printk(KERN_ERR "failed to request GPK1_0 for " 

"USI controln"); 

return err; 

} 

gpio_direction_output(EXYNOS4_GPK1(0), 1); 

s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPK1(0), S3C_GPIO_OUTPUT); 

gpio_free(EXYNOS4_GPK1(0)); 

上面的代码设置 GPIO 引脚 GPK1_0 为输出模式，并且输出高电平。

iTOP-4412 的 GPIO 驱动就介绍到这里，大家有兴趣的话可以去内核里面细的

查看一下整个驱动的细实现。