• pinctrl(1)——pinctrl子系统的使用


    一、pinctrl子系统设备树配置

      有了pinctrl子系统以后,驱动就可以操作pinctrl子系统的接口函数完成I/O操作了,而不需要自己去配置了。一般pinctrl子系统驱动是由芯片原厂的BSP工程师实现好的。驱动工程师通过配置设备树去使用pinctrl子系统。有些I/O口具有不同的状态(state),比如在正常工作的时候这一组I/O口被配置成uart接口,休眠时配置成GPIO接口且输出为高电平。pinctrl子系统的设备树配置也是遵守service和client结构。

    举个例子:这里的device节点成为pinctrl子系统中的一个client设备,因为其使用了pinctrl子系统里面提供出来的接口。pinctrl就是pincontroller的缩写。

    //client节点
    device {
        pinctrl-names = "default", "sleep"; //使用pinctrl-names来表示设备的状态(state),这里有2个,分别为默认状态和休眠状态。
        pinctrl-0 = <&state_0_node_a>; //第0个状态对应于"default"状态,对应的引脚在pinctrl-0里面定义。
        pinctrl-0 = <&state_1_node_a>; //第1个状态对应于"sleep"状态,对应的引脚在pinctrl-1里面定义。
    };
    
    //service节点
    pincontroller {
        state_0_node_a {
            function = "uart0";
            groups = "u0rxtx", "u0rtscts";
        };
        state_1_node_a {
            function = "gpio";
            groups = "u0rxtx", "u0rtscts";
        };
    };

      上面的是对一组引脚的复用,在不同状态下复用为uart引脚或gpio引脚,称为“Generic pin multiplexing node”(复用节点)。还有一种配置叫做“Generic pin configuration node”(配置节点)是对引脚功能的配置,不同的状态(default、idle、sleep...)配置成不同的功能。

    一个配置节点的例子如下:

    //client节点
    device {
        pinctrl-names = "default", "sleep"; //使用pinctrl-names来表示设备的状态(state),这里有2个,分别为默认状态和休眠状态。
        pinctrl-0 = <&state_0_node_a>; //第0个状态对应于"default"状态,对应的引脚在pinctrl-0里面定义。
        pinctrl-0 = <&state_1_node_a>; //第1个状态对应于"sleep"状态,对应的引脚在pinctrl-1里面定义。
    };
    
    //service节点,controller来提供服务
    pincontroller {
        state_0_node_a { //复用节点
            function = "uart0";
            groups = "u0rxtx", "u0rtscts";
        };
        state_1_node_a { //配置节点
            groups = "u0rxtx", "u0rtscts";
            output-high; //输出高电平
        };
    };

      不论是复用节点还是配置节点,都是来操作这些引脚。对于一个client它可以指定多个状态(state),在每一个状态下都可以指定对应的子节点来描述它的状态。子节点在controller服务侧实现,子节点可以是一个复用节点(把对应的引脚复用成某个功能)也可以是一个配置节点(把对应的引脚配置成某个状态)。

      对于client节点,其设备树书写格式基本上是一致的,统一的。但是对于服务侧的controller节点的写法就五法八门了,有些根本就没有function和group,可以说的上是毫无格式。

    举几个实际使用的例子:

    1.imx6ull的

    //client端:
    @uart1 {
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>;
        status = "okay";
    };
    
    //pincontroller服务端
    pinctrl_uart1: uartlgrp {
        fsl.pins = <MX6UL_PAD_UART1_TX_DATA__UART1_DCE_TX, //名字为UART1_TX的引脚被复用为UART1_DCE_TX功能。
            MX6UL_PAD_UART1_RX_DATA__UART1_DCE_RX>; //这里写的是两个宏,所以没有加"&"
    };

    2.rk3288平台的

    //client端
    @uart0 {
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&uart0_xfer &uart0_cts &uart0_rts>; //它使用三个节点来表示三组引脚。
        status = "okay";
    };
    
    //pincontroller服务端
    gpio4_uart0 {
        uart0_xfer: uart0-xfer {
            rockchip,pins = <UART0BT_SIN>, <UART0BT_SOUT>; //使用rockchip,pins来指定使用哪些引脚,就等效于groups
            rockchip,pull = <VALUE_PULL_DISABLE>; //这两个字段来配置这些引脚的参数
            rockchip,drive = <VALUE_DRV_DEFAULT>;
        };
        uart0_cts: uart0-cts {
            rockchip,pins = <UART0BT_CTSN>; //这里写的是两个宏,所以没有加"&",这里其实是指定了两个引脚。
            rockchip,pull = <VALUE_PULL_DISABLE>;
            rockchip,drive = <VALUE_DRV_DEFAULT>;
        };
        uart0_rts: uart0-rts {
            rockchip,pins = <UART0BT_RTSN>;
            rockchip,pull = <VALUE_PULL_DISABLE>;
            rockchip,drive = <VALUE_DRV_DEFAULT>;
        };
        uart0_rts_gpio: uart0-rts-gpio {
            rockchip,pins = <FUNC_TO_GPIO(UART0BT_RTSN)>;
            rockchip,drive = <VALUE_DRV_DEFAULT>;
        };
    };

    虽然pincontroller服务端没有统一的格式,但是其里面的概念还是一样的,使用到哪些引脚,这些引脚会被归为一组一组,这些引脚会被复用为某一个功能。

    3. 一个设备使用多个gpio时的设备树的设置方法

    pcie0: qcom,pcie@xxx {
        compatible = "qcom,pci-msm";
        pinctrl-names = "default", "sleep";
        pinctrl-0 = <&pcie0_clkreq_default &pcie0_perst_default &pcie0_wake_default>; //gpio80 gpio79 gpio81
        pinctrl-1 = <&pcie0_clkreq_sleep &pcie0_perst_default &pcie0_wake_default>; //gpio80 gpio79 gpio81
    }    

    4. 另外还有一种情况,对于一组gpio,在不同state下pin_func定义不同的情况,如wifi,在active状态设置为wifi功能,在suspend状态下设置为普通gpio。

    pinctrl@fd511000{
        ...
        pmx-wcnss-5wire-active{
        qcom,pins= <&gp 40>, <&gp 41>, <&gp 42>, <&gp43>, <&gp44>;
        qcom,pin-func= <1>;
        qcom,num-grp-pins= <5>;
        label= "wcnss-5wire-active"; //使用label去指定function
            wcnss-5wire-active:wcnss-active {
                drive-strength= <6>; / * 6MA */
                bias-pull-up;
            };
        };
    
        pmx-wcnss-5wire-suspend{
            qcom,pins= <&gp 40>, <&gp 41>, <&gp 42>, <&gp43>, <&gp44>;
            qcom,pin-func= <0>;
            qcom,num-grp-pins= <5>;
            label= "wcnss-5wire-suspend"; //使用label去指定function
                wcnss-5wire-sleep:wcnss-sleep {
                    drive-strength= <6>; / * 6MA */
                    bias-pull-down;
                };
        };
    };

    二、驱动中怎样使用pinctrl子系统

      对于驱动代码中怎样使用pinctrl子系统,这对驱动工程师来说是透明的,我们驱动中基本不用管,当设备切换状态时(对应设备树中pinctrl-names的状态),对应的pinctrl就会被调用。

    1. 在驱动probe之前就先获取了pinctl的各种state

    __device_attach
        bus_for_each_drv(dev->bus, NULL, &data, __device_attach_driver);
            __device_attach_driver 
                driver_match_device(drv, dev); //只有驱动和设备树节点匹配上了才会继续往下走
                driver_probe_device(struct device_driver *drv, struct device *dev)
                    really_probe
                        pinctrl_bind_pins //执行到这里了,一定是驱动和设备匹配上后的。                
                            drv->probe(dev)//然后再probe我们的驱动
    int pinctrl_bind_pins(struct device *dev)
    {
        /*1.先get*/
        dev->pins->p = devm_pinctrl_get(dev);
    
        /*2.获取各种state下的pin*/
        dev->pins->default_state = pinctrl_lookup_state(dev->pins->p, PINCTRL_STATE_DEFAULT); /*default的必须要有,否则直接退出*/
        dev->pins->init_state = pinctrl_lookup_state(dev->pins->p, PINCTRL_STATE_INIT);
        /*3.选中一个state进行设置*/
        if (IS_ERR(dev->pins->init_state)) {
            /*这里对clent的gpio设备树节点进行解析,并对硬件进行了设置*/
            ret = pinctrl_select_state(dev->pins->p, dev->pins->default_state); /*如果有init state,就设置为init state,否则设置为default state, Qcom没有定义sleep state*/
        } else {
            ret = pinctrl_select_state(dev->pins->p, dev->pins->init_state);
        }
    
    #ifdef CONFIG_PM //R上也定义了这个值
        dev->pins->sleep_state = pinctrl_lookup_state(dev->pins->p, PINCTRL_STATE_SLEEP);
        dev->pins->idle_state = pinctrl_lookup_state(dev->pins->p, PINCTRL_STATE_IDLE);
    #endif
    
        return 0;
    }

    2. 若是非要自己调用,也有函数

    struct pinctrl * __must_check devm_pinctrl_get_select_default(struct device *dev) //获取"default"状态的pinctrl配置
    struct pinctrl * __must_check devm_pinctrl_get_select(struct device *dev, const char *name); //获取name指定的pinctrl配置
    void devm_pinctrl_put(struct pinctrl *p); //释放pinctrl配置资源,通常不需要我们调用。

    3. pinctrl使用步骤

    /*1.驱动获取对应的pinctrl节点*/
    struct pinctrl *devm_pinctrl_get(struct device *dev)

    devm_pinctrl_get
        pinctrl_get(dev); 
            find_pinctrl(dev);//从pinctrl_list中找到属于此dev的struct pinctrl
            create_pinctrl(dev, NULL);
                pinctrl_dt_to_map(p, pctldev); //解析设备端(client)设备树种的配置,,
                    of_find_node_by_phandle(phandle); //通过phandle找到config节点
                    dt_to_map_one_config(p, pctldev, statename, np_config); //解析设备树的config节点

    /*2.获取各种state的gpio配置*/
    struct pinctrl_state *pinctrl_lookup_state(struct pinctrl *p, const char *name) //name = "xxx_active"/"xxx_sleep"/"xxx_default"

    struct pinctrl_state *pinctrl_lookup_state(struct pinctrl *p, const char *name)
        find_state(p, name); //通过名字返回对应的pinctrl_state

    /*3.将上面获取的指定state状态设置到硬件中*/
    int pinctrl_select_state(struct pinctrl *p, struct pinctrl_state *state)

    int pinctrl_select_state(struct pinctrl *p, struct pinctrl_state *state)
        pinctrl_commit_state(p, state);
            pinmux_disable_setting(setting);
            p->state = NULL; //转换过程中设置为null
            pinmux_enable_setting(setting); //对于每一个setting都调用这个函数
                struct pinctrl_ops *pctlops = pctldev->desc->pctlops;
                pctlops->get_group_pins(pctldev, setting->data.mux.group, &pins, &num_pins); /*获取对应的pin和pin的数量,每一个pin都是对一个gpio引脚的寄存器描述*/
                pin_request(pctldev, pins[i], setting->dev_name, NULL); //对每一个引脚进行获取
                ops->set_mux(pctldev, setting->data.mux.func, setting->data.mux.group); //这里进行pinmux的设置

    三、对pmic的gpio的获取和使用

    上面描述的都是对Soc的gpio的配置,pmic的gpio的配置和使用和之前对gpio的使用方法基本一致。

    1. 相关函数:

    int of_get_named_gpio(struct device_node *np, const char *propname, int index)
    int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
    int gpio_direction_input(unsigned gpio)
    int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
    int gpio_get_value(unsigned int gpio)
    void gpio_set_value(unsigned int gpio, int value)

    2. 举例

    设备树节点中gpio配置

    qcom,otg_en-gpio = <&pm8150l_gpios 10 0x00>;

    驱动中gpio获取:

    of_get_named_gpio(node, "qcom,otg_en-gpio", 0);
    //
    gpio_request(en_gpio, "qcom,otg_en-gpio");

    四、总结

    1. pinctrl节点,也即是service的节点的驱动中是没有解析设备树的,在设备驱动,也即client的驱动中设置的时候才会去解析设备树,进行实际的硬件配置。若是只是service中配置了,但是没有client使用,没有什么影响。

    2. 一般是驱动自身,在suspend回调中设置为sleep state,resume时设置为avtive state。平台设备驱动在probe()时会自动设置为default state,其它驱动在probe()内可以进行设置。

    参考:

    pinctrl基础简介:http://www.voidcn.com/article/p-vowhhncl-xp.html

    gpio pinctrl的使用demo:https://dongka.github.io/2018/02/25/pinctrl/sunxi_pinctrl/

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