linux 标准GPIO 驱动模型—version1

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前言：本文主要介绍gpio driver实现基本方法，具体实例在后续的文章中继续介绍

Index:

1、bus 概念介绍

2、Device 与driver匹配过

3、GPIO driver 实现标准框架图

4、GPIO driver 细化实现

5、GPIO 上层应用

1、bus 概念介绍

Bus（platform总线）：总线是CPU和一个或多个设备之间信息交互的通道。而为了方便模型的抽象，所有的设备都应连接到总线上

Device（gpio设备）：抽象系统中所有的硬件设备，描述它的名字、属性、从属的Bus。

Device Driver（gpio驱动）：Linux设备模型用Driver抽象硬件设备的驱动程序，它包含设备初始化、ops相关的接口实现。

2、Device 与driver匹配过程

系统启动Bus init：kernel_init()à do_basic_setup()à driver_init()àplatform_bus_init()

设备注册到内核：platform_device_registeràplatform_device_add挂在platform bus下

驱动注册到内核：platform_driver_registeràdriver_register-àbus_add_driverà

driver_attachàbus_for_each_dev(drv->bus,NULL,drv,__driver_attach)à__driver_attach

àdriver_match_device--àdrv->bus->match==platform_match()->

strncmp(pdev->name,drv->name, BUS_ID_SIZE)

如果相符就调用platform_drv_probe()->driver->probe()，如果probe成功则绑定该设备到该驱动

其实注册dev 时候也会prove driver.

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1. static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)  
2. {     
3.     struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);  
4.     struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);  
5.     ……  
6.         printk ("platform_match--driver_match_device-pdev->name=%s,drv->name=%s;\n", pdev->name, drv->name);  
7.     return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);  
8. }  

实际举例：

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1. static struct platform_device codec_device_test0 = {  
2.     .name       = "test-codec-test0",  
3.     .id     = 0,          
4. };  
5. static struct platform_device *alsa_devices_test[] __initdata =  
6. {  
7. &codec_device_test0,  
8. };  
9. platform_device_register (alsa_devices_test);  

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1. static struct platform_driver mdp_codec_driver = {  
2.     .driver     = {  
3.         .name       = “test-codec-test0",   
4.         .owner      = THIS_MODULE,  
5.         .of_match_table = of_match_ptr(mdp_audio_codec_dt_match),  
6.     },  
7.     .probe      = mdp_codec_device_probe,  
8.     .remove     = mdp_codec_device_remove,  
9. };  
10. platform_driver_register(&mdp_codec_driver);  

注：经过上面的dev,drvregister platform就可以match到

3、GPIO driver 实现标准框架图

GPIOLIB:

Driver 具体实现call pinctrl_request_gpio(/3.10.23/drivers/gpio/gpio-pl061.c)

gpiochip_add_pin_rangeàpinctrl_find_and_add_gpio_range

Device Tree:

/3.10.23/drivers/of/souce files

/3.10.23/arch/arm/boot/dts/格式组织reg

/3.10.23/Documentation/devicetree/bindings/gpio/gpio.txt

Machine driver：pin ctrl下级控制，具体没有查看

4、GPIO 细化实现

    在LINUX里实现了对GPIO操作的统一接口，这个接口实则上就是GPIO驱动的框架，具体的实现文件为gpiolib.c

 编译配置：

//THEALE/RedLion/3.10.23/drivers/gpio/Kconfig

//THEALE/RedLion/3.10.23/.config

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1. CONFIG_ARCH_HAVE_CUSTOM_GPIO_H=y  
2. CONFIG_ARCH_WANT_OPTIONAL_GPIOLIB=y  
3. CONFIG_GPIO_DEVRES=y  
4. CONFIG_GPIOLIB=y  
5. CONFIG_GPIO_SYSFS=y  

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1. menuconfig GPIOLIB  
2.         bool "GPIO Support"  
3.         depends on ARCH_WANT_OPTIONAL_GPIOLIB || ARCH_REQUIRE_GPIOLIB  
4.         help  
5. config OF_GPIO  
6.         def_bool y  
7.         depends on OF  //device tree  
8. config GPIO_SYSFS  
9.         bool "/sys/class/gpio/... (sysfs interface)"  
10.         depends on SYSFS  
11.         help  

gpio_desc结构体中:

gpio_chip指向硬件层的GPIO

flags为一标志位，用来指示当前GPIO是否已经占用

label是一个字符串指针，用来作说明

gpio_chip结构体:

ngpio指定个数

base为起始的GPIO号

gpiochip_add注册一个gpio_chip对应的gpio_desc到全局数组gpio描述符中。一个描述符对应一个GPIO

//THEALE/RedLion/3.10.23/drivers/gpio/gpiolib.c

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1. struct gpio_desc {  
2.         struct gpio_chip        *chip;  
3.         unsigned long           flags;  
4.         const char              *label;  
5. };  

GPIO 数据结构：//THEALE/RedLion/3.10.23/include/asm-generic/gpio.h

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1. Struct gpio_chip {    
2.         …….  
3.  int                     (*request)(struct gpio_chip *chip,  
4.                                                 unsigned offset);  
5.         void                    (*free)(struct gpio_chip *chip,  
6.                                                 unsigned offset);  
7.         int                     (*get_direction)(struct gpio_chip *chip,  
8.                                                 unsigned offset);  
9.         int                     (*direction_input)(struct gpio_chip *chip,  
10.                                                 unsigned offset);  
11.         int                     (*get)(struct gpio_chip *chip,  
12.                                                 unsigned offset);  
13.         int                     (*direction_output)(struct gpio_chip *chip,  
14.                                                 unsigned offset, int value);  
15.         int                     (*set_debounce)(struct gpio_chip *chip,  
16.                                                 unsigned offset, unsigned debounce);  
17.         void                    (*set)(struct gpio_chip *chip,  
18.                                                 unsigned offset, int value);  
19.         int                     (*to_irq)(struct gpio_chip *chip,  
20.                                                 unsigned offset);  
21.         int                     base;  
22.         u16                     ngpio;  
23.         ………  
24. }  

申请和释放GPIO资源：

Extern intgpio_request(unsignedgpio, const char *label);

Extern voidgpio_free(unsignedgpio);

设置GPIO口方向的操作：

Extern intgpio_direction_input(unsignedgpio);

Extern intgpio_direction_output(unsignedgpio, int value);

设置GPIO口高低电平值操作：

Extern intgpio_get_value_cansleep(unsignedgpio);

Extern voidgpio_set_value_cansleep(unsigned gpio, int value);

Extern int __gpio_get_value(unsigned gpio);

Extern void __gpio_set_value(unsigned gpio, intvalue);

检测GPIO是否有效及中断

 int gpio_is_valid(int number); 

 int gpio_to_irq(unsigned gpio); àrequest_irq()和free_irq()

5、GPIO上层应用

//THEALE/RedLion/3.10.23/Documentation/gpio.txt .“Paths in Sysfs”

int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change);

void gpio_unexport(); 

/sys/class/gpio目录下的三种文件： 

  --export/unexport文件

  --gpioN指代具体的gpio引脚

 --gpio_chipN指代gpio控制器

 echo 19 > export ----》/sys/class/gpio/gpio19--》

      direction

value 

edge 

echo 19 > unexport—》注销

GPIOcontrol (read_only)

/sys/class/gpio/gpiochipN/

           "base" ... same as N, the firstGPIO managed by this chip

           "label" ... provided fordiagnostics (not always unique)

           "ngpio" ... how many GPIOsthis manges (N to N + ngpio - 1)

测试Demo 程序：

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1. #include <stdio.h>  
2. #include <unistd.h>  
3. #include <sys/stat.h>  
4. #include <linux/fs.h>  
5. #include <fcntl.h>  
6. #include <string.h>  
7. #include <termios.h>  
8. #include <sys/ioctl.h>  
9.   
10. int main(int argc, char **argv)  
11. {  
12.     int Mgpio_fd = -1;  
13.     char Mgpio_on[] = "1";  
14.     char Mgpio_num[]="110";  
15.     char Mgpio_dir[]="out";  
16.   
17.     printf("test gpio start!\n");  
18.     Mgpio_fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);  
19.     write(Mgpio_fd, Mgpio_num, strlen(Mgpio_num));  
20.     close(Mgpio_fd);  
21.   
22.     Mgpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio110/direction", O_RDWR);  
23.     write(Mgpio_fd, Mgpio_dir, strlen(Mgpio_dir));  
24.     close(Mgpio_fd);  
25.   
26.     Mgpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio110/value", O_RDWR);  
27.     write(Mgpio_fd, Mgpio_on, strlen(Mgpio_on));  
28.     close(Mgpio_fd);  
29.   
30.     Mgpio_fd = open("/sys/class/gpio/unexport",O_WRONLY);  
31.     write(Mgpio_fd, Mgpio_num, strlen(Mgpio_num));  
32.     close(Mgpio_fd);  
33.   
34.     printf("test gpio end!\n");  
35.     return 0;