09_GPIO子系统与Pinctrl子系统的交互
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GPIO子系统与Pinctrl子系统的交互
参考资料：
- Linux 5.x内核文档
- Linux-5.4\Documentation\driver-api
- Linux-5.4\Documentation\devicetree\bindings\gpio\gpio.txt
- Linux-5.4\drivers\gpio\gpio-74x164.c
- Linux 4.x内核文档
- Linux-4.9.88\Documentation\gpio
- Linux-4.9.88\Documentation\devicetree\bindings\gpio\gpio.txt
- Linux-4.9.88\drivers\gpio\gpio-74x164.c
1. 使用GPIO前应该设置Pinctrl
假设使用这个虚拟的GPIO Controller的pinA来控制LED：
要使用pinA来控制LED，首先要通过Pinctrl子系统把它设置为GPIO功能，然后才能设置它为输出引脚、设置它的输出值。
所以在设备树文件里，应该添加Pinctrl的内容：
virtual_pincontroller {
compatible = "100ask,virtual_pinctrl";
myled_pin: myled_pin {
functions = "gpio";
groups = "pin0";
configs = <0x11223344>;
};
};
gpio_virt: virtual_gpiocontroller {
compatible = "100ask,virtual_gpio";
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;
ngpios = <4>;
};
myled {
compatible = "100ask,leddrv";
led-gpios = <&gpio_virt 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&myled_pin>;
};但是很多芯片，并不要求在设备树中把把引脚复用为GPIO功能。
比如STM32MP157，在它的设备树工具STM32CubeMX即使把引脚配置为GPIO功能，它也不会在设备树中出现。
原因在于：GPIO走了后门。
现实的芯片中，并没有Pinctrl这样的硬件，它的功能大部分是在GPIO模块中实现的。
Pinctrl是一个软件虚拟处理的概念，它的实现本来就跟GPIO密切相关。
甚至一些引脚默认就是GPIO功能。
按理说：
一个引脚可能被用作GPIO，也可能被用作I2C，GPIO和I2C这些功能时相同低位的。
要用作GPIO，需要先通过Pinctrl把引脚复用为GPIO功能。
但是Pinctrl和GPIO关系密切，当你使用gpiod_get获得GPIO引脚时，它就偷偷地通过Pinctrl把引脚复用为GPIO功能了。
2. GPIO和Pinctrl的映射关系
2.1 示例
从上图可知：
- 左边的Pinctrl支持8个引脚，在Pinctrl的内部编号为0~7
- 图中有2个GPIO控制器
- GPIO0内部引脚编号为03，假设在GPIO子系统中全局编号为100103
- GPIO1内部引脚编号为03，假设在GPIO子系统中全局编号为104107
- 假设我们要使用pin1_1，应该这样做：
- 根据GPIO1的内部编号1，可以换算为Pinctrl子系统中的编号5
- 使用Pinctrl的函数，把第5个引脚配置为GPIO功能
2.2 数据结构
3. GPIO调用Pinctrl的过程
GPIO子系统中的request函数，用来申请某个GPIO引脚，
它会导致Pinctrl子系统中的这2个函数之一被调用：pmxops->gpio_request_enable或pmxops->request
调用关系如下：
gpiod_get
gpiod_get_index
desc = of_find_gpio(dev, con_id, idx, &lookupflags);
ret = gpiod_request(desc, con_id ? con_id : devname);
ret = gpiod_request_commit(desc, label);
if (chip->request) {
ret = chip->request(chip, offset);
}我们编写GPIO驱动程序时，所设置chip->request函数，一般直接调用gpiochip_generic_request，它导致Pinctrl把引脚复用为GPIO功能。
gpiochip_generic_request(struct gpio_chip *chip, unsigned offset)
pinctrl_request_gpio(chip->gpiodev->base + offset)
ret = pinctrl_get_device_gpio_range(gpio, &pctldev, &range); // gpio是引脚的全局编号
/* Convert to the pin controllers number space */
pin = gpio_to_pin(range, gpio);
ret = pinmux_request_gpio(pctldev, range, pin, gpio);
ret = pin_request(pctldev, pin, owner, range);Pinctrl子系统中的pin_request函数就会把引脚配置为GPIO功能：
static int pin_request(struct pinctrl_dev *pctldev,
int pin, const char *owner,
struct pinctrl_gpio_range *gpio_range)
{
const struct pinmux_ops *ops = pctldev->desc->pmxops;
/*
* If there is no kind of request function for the pin we just assume
* we got it by default and proceed.
*/
if (gpio_range && ops->gpio_request_enable)
/* This requests and enables a single GPIO pin */
status = ops->gpio_request_enable(pctldev, gpio_range, pin);
else if (ops->request)
status = ops->request(pctldev, pin);
else
status = 0;
}3. 我们要做什么
如果不想在使用GPIO引脚时，在设备树中设置Pinctrl信息，
如果想让GPIO和Pinctrl之间建立联系，
我们需要做这些事情：
3.1 表明GPIO和Pinctrl间的联系
在GPIO设备树中使用gpio-ranges来描述它们之间的联系：
3.2 解析这些联系
在GPIO驱动程序中，解析跟Pinctrl之间的联系：处理gpio-ranges:
3.3 编程
3.3 编程
- 在GPIO驱动程序中，提供
gpio_chip->request - 在Pinctrl驱动程序中，提供
pmxops->gpio_request_enable或pmxops->request
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