RockPI 4A单板Linux 4.4内核下的RK3399 GPIO功能解析

摘要：本文将基于RockPI 4A单板，介绍Linux 4.4内核下RK3399 GPIO（通用输入输出）功能的使用方法。通过详细的代码解析和示例，帮助读者理解如何在Linux内核中使用GPIO，以及如何通过GPIO实现单板的基本控制和功能扩展。

1. 引言

GPIO（通用输入输出）是嵌入式系统中的一个重要接口，用于实现对单板外设的控制和状态检测。在Linux内核中，GPIO通常由gpiochip和gpio两个结构体来表示，其中gpiochip表示一个GPIO控制器，而gpio表示单个GPIO引脚。本文将基于RockPI 4A单板，介绍如何在Linux 4.4内核下使用RK3399 GPIO功能。

1. RK3399 GPIO控制器简介

RK3399是Rockchip公司推出的一款高性能处理器，集成了丰富的外设和接口。在GPIO方面，RK3399提供了多达16个GPIO控制器，每个控制器可配置的GPIO引脚数量不等。本文将基于RockPI 4A单板，介绍其中一个GPIO控制器的基本配置和使用方法。

1. GPIO控制器驱动配置

在Linux内核中，GPIO控制器驱动通常由gpiochip结构体来表示。为了使用RK3399的GPIO功能，首先需要配置GPIO控制器驱动。在RockPI 4A单板的Linux 4.4内核中，GPIO控制器驱动位于drivers/gpio/rockchip_gpio.c文件中。

3.1 配置GPIO控制器

在rockchip_gpio.c文件中，定义了一个rockchip_gpio_chip结构体，用于表示RK3399的GPIO控制器。该结构体包含了GPIO控制器的基本信息，如GPIO引脚数量、方向控制寄存器地址等。在配置GPIO控制器时，需要根据实际单板配置修改这些信息。

3.2 注册GPIO控制器

在GPIO控制器配置完成后，需要将其注册到内核中。在rockchip_gpio.c文件中，定义了一个rockchip_gpio_chip结构体数组，用于表示多个GPIO控制器。在驱动初始化函数rockchip_gpio_init中，将GPIO控制器数组注册到内核中。

1. GPIO引脚操作

在GPIO控制器注册完成后，可以使用GPIO引脚进行基本控制和功能扩展。在Linux内核中，GPIO引脚操作通常由gpio结构体来表示。

4.1 获取GPIO引脚

在使用GPIO引脚之前，需要先获取GPIO引脚。在rockchip_gpio.c文件中，定义了一个rockchip_gpio_get函数，用于获取GPIO引脚。该函数接收GPIO引脚编号作为参数，返回一个gpio结构体。

4.2 设置GPIO引脚方向

在获取GPIO引脚后，可以设置GPIO引脚的方向。在rockchip_gpio.c文件中，定义了一个rockchip_gpio_set_direction函数，用于设置GPIO引脚的方向。该函数接收GPIO引脚和方向作为参数，将GPIO引脚设置为输入或输出模式。

4.3 读取GPIO引脚状态

在设置GPIO引脚方向后，可以读取GPIO引脚的状态。在rockchip_gpio.c文件中，定义了一个rockchip_gpio_get_value函数，用于读取GPIO引脚的状态。该函数接收GPIO引脚作为参数，返回GPIO引脚的当前状态。

4.4 设置GPIO引脚值

在设置GPIO引脚方向为输出模式后，可以设置GPIO引脚的值。在rockchip_gpio.c文件中，定义了一个rockchip_gpio_set_value函数，用于设置GPIO引脚的值。该函数接收GPIO引脚和值作为参数，将GPIO引脚设置为高电平或低电平。

5.示例代码

为了更好地理解如何在Linux内核中使用RK3399的GPIO功能，下面是一个简单的示例代码，展示了如何通过GPIO控制LED灯的亮灭。

首先，在rockchip_gpio.c文件中，定义一个rockchip_gpio_chip结构体，用于表示RK3399的GPIO控制器，并注册该控制器到内核中。

#include <linux/module.h>
#include <linux/gpio/driver.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_gpio.h>

// 定义GPIO控制器结构体
struct rockchip_gpio_chip rockchip_gpio_chip = {
    .label = "rockchip_gpio_chip",
    .ngpio = 16, // RK3399支持16个GPIO控制器，这里使用第一个控制器
    .parent = &rockchip_gpio_chip,
    .owner = THIS_MODULE,
    .of_node = NULL,
    .base = 0,
    .get_direction = rockchip_gpio_get_direction,
    .get_value = rockchip_gpio_get_value,
    .set_value = rockchip_gpio_set_value,
    .set_direction = rockchip_gpio_set_direction,
};

// 注册GPIO控制器
static int rockchip_gpio_probe(struct platform_device *pdev)
{
    int ret = 0;
    struct gpio_chip *gc = &rockchip_gpio_chip;

    ret = gpiochip_add_data(gc, &rockchip_gpio_chip);
    if (ret) {
        pr_err("Failed to add GPIO chip\n");
        return ret;
    }

    return 0;
}

static int rockchip_gpio_remove(struct platform_device *pdev)
{
    struct gpio_chip *gc = &rockchip_gpio_chip;

    gpiochip_remove(gc);

    return 0;
}

static const struct of_device_id rockchip_gpio_of_match[] = {
    { .compatible = "rockchip,rockchip-gpio" },
    { }
};

static struct platform_driver rockchip_gpio_driver = {
    .probe = rockchip_gpio_probe,
    .remove = rockchip_gpio_remove,
    .driver = {
        .name = "rockchip-gpio",
        .of_match_table = rockchip_gpio_of_match,
    },
};

module_platform_driver(rockchip_gpio_driver);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("Rockchip GPIO driver");

接下来，在main.c文件中，定义一个简单的函数，用于通过GPIO控制LED灯的亮灭。

#include <linux/module.h>
#include <linux/gpio/driver.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_gpio.h>

// 定义LED引脚编号
#define LED_GPIO 2 // 假设LED连接到GPIO编号为2的引脚

// 定义LED控制函数
static int led_control(struct gpio_chip *gc, unsigned int offset, int value)
{
    // 获取LED引脚
    struct gpio_desc *gpio = gpiochip_get_desc(gc, offset);
    if (!gpio) {
        pr_err("Failed to get LED GPIO\n");
        return -ENODEV;
    }

    // 设置LED引脚值
    gpio_set_value(gpio, value);

    return 0;
}

// 注册LED控制函数