Linux设备树中的 gpio 信息

news2024/9/22 21:19:16

一. 简介

前面几篇文章讲解了 pinctrl 子系统， pinctrl 子系统重点是设置 PIN( 有的 SOC 叫做 PAD) 的复用和电气属性。

注意：如果 pinctrl 子系统将一个 PIN 复用为 GPIO 的话，那么接下来就要用到 gpio 子系统了。如果 PIN用作其他功能如 I2C，串口等功能，就不会用到 gpio子系统。

gpio 子系统顾名思义，就是用于初始化 GPIO，并且提供相应的 API 函数，比如，设置 GPIO 为输入输出，读取 GPIO 的值等。

gpio 子系统的主要目的就是方便驱动开发者使用 gpio 。驱动开发者在设备树中添加 gpio 相关信息，然后，就可以在驱动程序中使用 gpio 子系统提供的 API 函数来操作 GPIO ， Linux 内核向驱动开发者屏蔽掉了 GPIO 的设置过程，极大的方便了驱动开发者使用 GPIO 。

二. Linux设备树中的 gpio 信息

1. SD卡设备节点

I.MX6ULL-ALPHA 开发板上的 UART1_RTS_B 做为 SD 卡的检测引脚， UART1_RTS_B 复用为 GPIO1_IO19 ，通过读取这个 GPIO 的高低电平，就可以知道 SD 卡有没有插入。

首先肯定是将 UART1_RTS_B 这个 PIN 复用为 GPIO1_IO19 ，并且设置电气属性，也就是前面几篇文章讲的 pinctrl 节点。

打开 imx6ull-alientek-emmc.dts ， UART1_RTS_B 这个 PIN 的 pincrtl 设置如下：

pinctrl_hog_1: hoggrp-1 {
    fsl,pins = <
    MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19 0x17059 /* SD1 CD */
......
  >;
};

第 3 行，设置 UART1_RTS_B 这个 PIN 为 GPIO1_IO19 。

pinctrl 配置好以后，就是设置 gpio 了。 SD 卡驱动程序通过读取 GPIO1_IO19 的值来判断 SD

卡有没有插入，但是 SD 卡驱动程序怎么知道 CD 引脚连接的 GPIO1_IO19 呢？

肯定是需要设备树告诉驱动！在设备树中 SD 卡节点下添加一个属性，来描述 SD 卡的 CD 引脚就行了， SD 卡驱动直接读取这个属性值，就知道 SD 卡的 CD 引脚使用的是哪个 GPIO 了。

SD 卡连接在 I.MX6ULL 的 usdhc1 接口上，在 imx6ull-alientek-emmc.dts 中找到名为 “ usdhc1 ” 的节点，这个节点就是 SD 卡设备节点，如下所示：

&usdhc1 {
	pinctrl-names = "default", "state_100mhz", "state_200mhz";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_usdhc1>;
	pinctrl-1 = <&pinctrl_usdhc1_100mhz>;
	pinctrl-2 = <&pinctrl_usdhc1_200mhz>;
    /* pinctrl-3 = <&pinctrl_hog_1>; */
	cd-gpios = <&gpio1 19 GPIO_ACTIVE_LOW>;
	keep-power-in-suspend;
	enable-sdio-wakeup;
	vmmc-supply = <&reg_sd1_vmmc>;
	status = "okay";
};

第 6 行，此行本来没有，是作者添加的。 usdhc1 节点作为 SD 卡设备总节点， usdhc1 节点需要描述 SD 卡所有的信息，因为驱动要使用。本行就是描述 SD 卡的 CD 引脚 pinctrl 信息所在的子节点，因为 SD 卡驱动需要根据 pincrtl 节点信息来设置 CD 引脚的复用功能等。

第3~5 行的 pinctrl-0~2 ，都是 SD 卡其他 PIN 的 pincrtl 节点信息。

但是大家会发现，其实在 usdhc1 节点中，并没有 “ pinctrl-3 = <&pinctrl_hog_1> ” 这一行，也就是说并没有指定 CD 引脚的 pinctrl 信息，那么 SD 卡驱动就没法设置 CD 引脚的复用功能啊？

这个不用担心，因为在 “ iomuxc ” 节点下引用了 pinctrl_hog_1 这个节点，所以， Linux 内核中的 iomuxc 驱动就会自动初始化 pinctrl_hog_1 节点下的所有 PIN 。

第 7 行， “cd-gpios” 属性描述了 SD 卡的 CD 引脚使用的哪个 IO 。属性值一共有三个，我们来看一下这三个属性值的含义。

“ &gpio1 ” 表示 CD 引脚所使用的 IO 属于 GPIO1 组，“ 19 ” 表示 GPIO1 组的第 19 号 IO ，通过这两个值 SD 卡驱动程序就知道 CD 引脚使用了 GPIO1_IO19 。“ GPIO_ACTIVE_LOW ” 表示低电平有效，如果改为“ GPIO_ACTIVE_HIGH ”就表示高电平有效。

根据上面这些信息，SD 卡驱动程序就可以使用 GPIO1_IO19 来检测 SD 卡的 CD 信号了。

2. gpio1 节点信息

打开 imx6ull.dtsi ，在里面找到如下所示内容：

gpio1: gpio@0209c000 {
	    compatible = "fsl,imx6ul-gpio", "fsl,imx35-gpio";
		reg = <0x0209c000 0x4000>;
		interrupts = <GIC_SPI 66 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
		    <GIC_SPI 67 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
		gpio-controller;
		#gpio-cells = <2>;
		interrupt-controller;
		#interrupt-cells = <2>;
};

gpio1 节点信息，描述了 GPIO1 控制器的所有信息，重点就是 GPIO1 外设寄存器基地址以及兼容属性。关于 I.MX 系列 SOC 的 GPIO 控制器绑定信息请查看文档

Documentation/devicetree/bindings/gpio/ fsl-imx-gpio.txt （文档在 Linux内核源码目录下）。

第 2 行，设置 gpio1 节点的 compatible 属性有两个，分别为“ fsl,imx6ul-gpio ”和“ fsl,imx35-

gpio ”，在 Linux 内核中搜索这两个字符串就可以找到 I.MX6UL 的 GPIO 驱动程序。

第 3 行， reg 属性设置了 GPIO1 控制器的寄存器基地址为 0X0209C000 ，大家可以打开

《 I.MX6ULL 参考手册》找到 " Chapter 28" ，有如图 45.2.2.1 所示的寄存器地址表：

从上表中可以看出， GPIO1 控制器的基地址就是 0X0209C000 。

第 6 行，“ gpio-controller ” 表示 gpio1 节点是个 GPIO 控制器。

第 7 行，“ #gpio-cells ” 属性和 “ #address-cells ” 类似， #gpio-cells 应该为 2 ，表示一共有两个 cell ，第一个 cell 为 GPIO 编号，比如，“ &gpio1 3 ” 就表示 GPIO1_IO03 。第二个 cell 表示 GPIO 极性，如果为 0(GPIO_ACTIVE_HIGH) 的话，表示高电平有效，如果为 1(GPIO_ACTIVE_LOW) 的话，表示低电平有效。

总结：经过上面的分析，可以知道：对于 SD卡而言，SD卡检测引脚就是 GPIO1_19，而且是低电平有效。

所以在写 SD卡驱动时，可以读取 "cd-gpios" （当然对于不同芯片，可能该属性命名就不同）属性信息就可以得到引脚。

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