[ROC-RK3568-PC] [Firefly-Android] 10min带你了解GPIO复用

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GPIO 除了通用输入输出、中断功能外，还可能有复用功能，如​​GPIO0_B4​​, 就有如下几个功能：

那么在使用作普通GPIO时，就需要注意是否被复用为其他功能，这里可以用​​io​​​命令查看​​iomux​​​来判断是否复用。 假如通过​​io​​​命令发现​​GPIO0_B4​​​有复用作​​I2C1_SDA​​​，使用​​GPIO0_B4​​​作gpio 或者其他功能时就需要将​​I2C1 disabled​​掉。

&i2c1 {
    status = "disabled";
};

gpio_demo: gpio_demo {
    status = "okay";
    compatible = "firefly,rk356x-gpio";
    firefly-gpio = <&gpio0 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>;          /* GPIO0_B4 */
    firefly-irq-gpio = <&gpio4 29 IRQ_TYPE_EDGE_RISING>;  /* GPIO4_D5 */
};

注意：此处​​GPIO0_B4​​仅作示例！

​​io​​命令使用参考：

​​javascript:void(0)​​

引脚在运行时又如何切换功能呢？下面以 ​​I2C4_m0 ​​​为例，详细介绍可以参考​​RKDocs/common/PIN-Ctrl/Rockchip-Developer-Guide-Linux-Pin-Ctrl-CN.pdf​​。

通过TRM可知，​​I2C4_m0​​​包含 ​​I2C4_SDA_M0​​​ 与 ​​I2C4_SCL_M0​​ 引脚，它们的功能定义如下：

在 ​​kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3568.dtsi​​ 里有：

i2c4: i2c@fe5d0000 {
  compatible = "rockchip,rk3399-i2c";
  reg = <0x0 0xfe5d0000 0x0 0x1000>;
  clocks = <&cru CLK_I2C4>, <&cru PCLK_I2C4>;
  clock-names = "i2c", "pclk";
  interrupts = <GIC_SPI 50 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
  pinctrl-names = "default", "gpio";
  pinctrl-0 = <&i2c4m0_xfer>;
  pinctrl-1 = <&i2c4mo_gpio>;  //此处源码未添加
  #address-cells = <1>;
  #size-cells = <0>;
  status = "disabled";
};

复用相关的是 ​​pinctrl- ​​开头的属性：

• ​​pinctrl-names​​ 定义了状态名称列表： default (i2c 功能) 和 gpio 两种状态
• ​​pinctrl-0​​​ 定义了状态 0 (即 default）时需要设置的 pinctrl: ​​&i2c4m0_xfer​​
• ​​pinctrl-1​​​ 定义了状态 1 (即 gpio）时需要设置的 pinctrl: ​​&i2c4mo_gpio​​

这些 pinctrl 在 ​​kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3568-pinctrl.dtsi​​ 中这样定义：

pinctrl: pinctrl {
  compatible = "rockchip,rk3568-pinctrl";
  rockchip,grf = <&grf>;
  rockchip,pmu = <&pmugrf>;
  #address-cells = <2>;
  #size-cells = <2>;
  ranges;

  i2c4 {
    /omit-if-no-ref/
    i2c4m0_xfer: i2c4m0-xfer {
      rockchip,pins =
        /* i2c4_sclm0 */
        <4 RK_PB3 1 &pcfg_pull_none_smt>,
        /* i2c4_sdam0 */
        <4 RK_PB2 1 &pcfg_pull_none_smt>;
    };
  };
  // 此处源码未添加，仅作示例
  gpio {
    /omit-if-no-ref/
    i2c4m0_gpio: i2c4m0-gpio {
      rockchip,pins =
        <4 RK_PB2 0 &pcfg_pull_none>,
        <4 RK_PB3 0 &pcfg_pull_none>;
        };
  };
};

​​RK_FUNC_1​​​，​​RK_FUNC_GPIO​​​ 的定义在 ​​kernel/include/dt-bindings/pinctrl/rockchip.h​​ ，此处简写作0和1：

#define RK_FUNC_GPIO    0
#define RK_FUNC_1   1
#define RK_FUNC_2   2
#define RK_FUNC_3   3
#define RK_FUNC_4   4
#define RK_FUNC_5   5
#define RK_FUNC_6   6
#define RK_FUNC_7   7

其实就是前面表格中功能的选择，例如​​RK_FUNC_1​​​代表​​<4 RK_PB3 1 &pcfg_pull_none_smt>​​​里面的​​1​​！

在复用时，如果选择了 default （即 i2c 功能)，系统会应用 ​​i2c4m0_xfer​​​ 这个 pinctrl，最终将 ​​GPIO4_B2​​​ 和 ​​GPIO4_B3​​​ 两个针脚切换成对应的 i2c 功能；而如果选择了 gpio ，系统会应用 ​​i2c4m0_gpio​​​ 这个 pinctrl，将 ​​GPIO4_B2​​​ 和 ​​GPIO4_B3​​ 两个针脚还原为 GPIO 功能。

我们看看如下 i2c 的驱动程序是如何切换复用功能的：

static int rockchip_i2c_probe(struct platform_device *pdev)
{
  struct rockchip_i2c *i2c = NULL; struct resource *res;
  struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
  int ret;
  ...
  i2c->sda_gpio = of_get_gpio(np, 0);
  if (!gpio_is_valid(i2c->sda_gpio)) {
    dev_err(&pdev->dev, "sda gpio is invalid\n");
    return -EINVAL;
  }
  ret = devm_gpio_request(&pdev->dev, i2c->sda_gpio, dev_name(&i2c->adap.dev));
  if (ret) {
    dev_err(&pdev->dev, "failed to request sda gpio\n");
    return ret;
  }
  i2c->scl_gpio = of_get_gpio(np, 1);
  if (!gpio_is_valid(i2c->scl_gpio)) {
    dev_err(&pdev->dev, "scl gpio is invalid\n");
    return -EINVAL;
  }
  ret = devm_gpio_request(&pdev->dev, i2c->scl_gpio, dev_name(&i2c->adap.dev));
  if (ret) {
    dev_err(&pdev->dev, "failed to request scl gpio\n");
    return ret;
  }
  i2c->gpio_state = pinctrl_lookup_state(i2c->dev->pins->p, "gpio");
  if (IS_ERR(i2c->gpio_state)) {
    dev_err(&pdev->dev, "no gpio pinctrl state\n");
    return PTR_ERR(i2c->gpio_state);
  }
  pinctrl_select_state(i2c->dev->pins->p, i2c->gpio_state);
  gpio_direction_input(i2c->sda_gpio);
  gpio_direction_input(i2c->scl_gpio);
  pinctrl_select_state(i2c->dev->pins->p, i2c->dev->pins->default_state);
  ...
}

首先是调用 ​​of_get_gpio​​​ 取出设备树中 ​​i2c4​​ 结点所定义的两个 gpio:

gpios = <&gpio1 GPIO_B3 GPIO_ACTIVE_LOW>, <&gpio1 GPIO_B4 GPIO_ACTIVE_LOW>;

然后是调用 ​​devm_gpio_request​​​ 来申请 gpio，接着是调用 ​​pinctrl_lookup_state​​​ 来查找 gpio 状态，而默认状态 default 已经由框架保存到 ​​i2c->dev->pins->default_state​​中。

最后调用 ​​pinctrl_select_state​​ 来选择是 default 还是 gpio 功能。

下面是常用的复用 API 定义：

#include <linux/pinctrl/consumer.h>
struct device {
  //...
  #ifdef CONFIG_PINCTRL
  struct dev_pin_info *pins;
  #endif
  //...
};

struct dev_pin_info {
  struct pinctrl *p;
  struct pinctrl_state *default_state;
#ifdef CONFIG_PM
    struct pinctrl_state *sleep_state;
    struct pinctrl_state *idle_state;
#endif
};

struct pinctrl_state * pinctrl_lookup_state(struct pinctrl *p, const char *name);
int pinctrl_select_state(struct pinctrl *p, struct pinctrl_state *s);