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uboot的GPIO驱动分析--基于全志的A10芯片
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(2013-12-28 10:47:31)
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分类：uboot的驱动分析 |
uboot的GPIO相当简单，其就是三层结构。分别为：
1、顶层接口层，其只定义了通用的接口，并不负责实现，实现是我们具体根据具体的芯片来实现的。
2、中间接口实现层，用具体的板子的GPIO来实现顶层的接口
3、 底层具体芯片GPIO的实现层 。
现在具体分析：
顶层接口层
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label);//申请GPIO资源
int gpio_free(unsigned gpio); //释放申请的GPIO资源
int gpio_direction_input(unsigned gpio); //设置GPIO为输入模式
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);//设置GPIO为输出模式
int gpio_get_value(unsigned gpio); //得到GPIO的值
int gpio_set_value(unsigned gpio, int value);//设置GPIO的值
说明：unsigned gpio为逻辑号，虽然和实际的物理GPIO地址有一定的关系，但并不是实际的物理GPIO地址。
中间接口实现层：
用具体的芯片的GPIO来实现其顶层接口
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
{
return 0;
}
int gpio_free(unsigned gpio)
{
return 0;
}
int gpio_direction_input(unsigned gpio)
{
sunxi_gpio_set_cfgpin(gpio,SUNXI_GPIO_INPUT);
return sunxi_gpio_input(gpio);
}
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
{
sunxi_gpio_set_cfgpin(gpio,SUNXI_GPIO_OUTPUT);
return sunxi_gpio_output(gpio, value);
}
int gpio_get_value(unsigned gpio)
{
return sunxi_gpio_input(gpio);
}
int gpio_set_value(unsigned gpio, int value)
{
return sunxi_gpio_output(gpio, value);
}
底层具体芯片GPIO的实现层：
在实现的时候，其用了一个小技巧，其目的是把GPIO的物理寄存器放到结构体里面来，从而把物理的地址操作转换为数据结构的操作。
其实现如下：
把SUNXI_PIO_BASE 强制转换为sunxi_gpio_reg *指针来实现。
#define SUNXI_PIO_BASE 0x01c20800
struct sunxi_gpio {
u32 cfg[4];
u32 dat;
u32 drv[2];
u32 pull[2];
};
struct sunxi_gpio_int {
u32 cfg[3];
u32 ctl;
u32 sta;
u32 deb;
};
struct sunxi_gpio_reg {
struct sunxi_gpio gpio_bank[9];
u8 res[0xbc];
struct sunxi_gpio_int gpio_int;
};
我们实现具体的芯片的GPIO的操作的思想是：
使用逻辑符号unsigned gpio，通过SUNXI_PIO_BASE强制转换为sunxi_gpio_reg *指针的指针来操作相关寄存器。
但是逻辑符号unsigned gpio要通过SUNXI_PIO_BASE强制转换为sunxi_gpio_reg *指针的指针来操作相关寄存器，必须要解决一个问题，即如何在众多的寄存器的中，找到指定的那个寄存器，并且在该寄存器上找到指定的那些相关位。
即gpio---->bank------>bank中的offset
这个映射关系和具体的芯片有关。
这里只讨论全志的a10芯片。
先看逻辑符号gpio的定义：
#define SUNXI_GPIO_A_NR 32
#define SUNXI_GPIO_B_NR 32
#define SUNXI_GPIO_C_NR 32
#define SUNXI_GPIO_D_NR 32
#define SUNXI_GPIO_E_NR 32
#define SUNXI_GPIO_F_NR 32
#define SUNXI_GPIO_G_NR 32
#define SUNXI_GPIO_H_NR 32
#define SUNXI_GPIO_I_NR 32
#define SUNXI_GPIO_NEXT(__gpio)
((__gpio##_START) + (__gpio##_NR) + 0)
enum sunxi_gpio_number {
SUNXI_GPIO_A_START = 0,
SUNXI_GPIO_B_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_A),
SUNXI_GPIO_C_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_B),
SUNXI_GPIO_D_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_C),
SUNXI_GPIO_E_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_D),
SUNXI_GPIO_F_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_E),
SUNXI_GPIO_G_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_F),
SUNXI_GPIO_H_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_G),
SUNXI_GPIO_I_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_H),
};
#define SUNXI_GPA(_nr) (SUNXI_GPIO_A_START + (_nr))
#define SUNXI_GPB(_nr) (SUNXI_GPIO_B_START + (_nr))
#define SUNXI_GPC(_nr) (SUNXI_GPIO_C_START + (_nr))
#define SUNXI_GPD(_nr) (SUNXI_GPIO_D_START + (_nr))
#define SUNXI_GPE(_nr) (SUNXI_GPIO_E_START + (_nr))
#define SUNXI_GPF(_nr) (SUNXI_GPIO_F_START + (_nr))
#define SUNXI_GPG(_nr) (SUNXI_GPIO_G_START + (_nr))
#define SUNXI_GPH(_nr) (SUNXI_GPIO_H_START + (_nr))
#define SUNXI_GPI(_nr) (SUNXI_GPIO_I_START + (_nr))
从这些定义可以得出结论：
A到I这九大组的gpio是从0开始的，每个为32位的标记，（当然基本上每组的gpio号都是用不完的，但为了方面就定义每个组的大小都为32）
即第x组的第y个gpio的索引为x*32+y
逻辑索引gpio通过SUNXI_PIO_BASE 强制转换为sunxi_gpio_reg *指针的指针，来指向到具体寄存器的映射如下：
#define GPIO_BANK(pin) ((pin) >> 5)
#define GPIO_NUM(pin) ((pin) & 0x1f)
所以写逻辑gpio指定的GPIO可以这样：
static int sunxi_gpio_output(u32 pin, u32 val)
{
u32 dat;
u32 bank = GPIO_BANK(pin);
u32 num = GPIO_NUM(pin);
struct sunxi_gpio *pio =
&((struct sunxi_gpio_reg*)SUNXI_PIO_BASE)->gpio_bank[bank];//通过组号索引得到该gpio的多个寄存器的首地址
dat = readl(&pio->dat); //读其输入输出寄存器
if (val)
dat |= 0x1 << num;
else
dat &= ~(0x1 << num);
writel(dat, &pio->dat);//写入其输入输入寄存器
return 0;
}
#define GPIO_CFG_INDEX(pin) (((pin) & 0x1f) >> 3)
#define GPIO_CFG_OFFSET(pin) ((((pin) & 0x1f) & 0x7)<< 2)
所以配置逻辑gpio指定的GPIO可以这样：
int sunxi_gpio_set_cfgpin(u32 pin, u32 val)
{
u32 cfg;
u32 bank = GPIO_BANK(pin);
u32 index = GPIO_CFG_INDEX(pin);//为配置寄存器的下标索引
u32 offset = GPIO_CFG_OFFSET(pin);//在配置寄存器的偏移
struct sunxi_gpio *pio =
&((struct sunxi_gpio_reg*)SUNXI_PIO_BASE)->gpio_bank[bank];//通过组号索引得到该gpio的多个寄存器的首地址
cfg = readl(&pio->cfg[0] + index);//&pio->cfg[0]为该组的多个配置寄存器的首地址，通过index索引得到其配置寄存器的地址
cfg &= ~(0xf << offset);
cfg |= val << offset; //这两行为设置配置寄存器的值
writel(cfg, &pio->cfg[0] + index);//写入指定的配置寄存器
return 0;
}
#define GPIO_PULL_INDEX(pin) (((pin) & 0x1f) >> 4)
#define GPIO_PULL_OFFSET(pin) ((((pin) & 0x1f) & 0xf)<< 1)
上拉的设置和配置寄存器的一样，这里就不多做说明了。