Marvell-linux研究—gpio.c源代码分析

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导读：
　　Marvell-linux研究—gpio.c源代码分析
　　
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　　作者联系方式：李先静
　　更新时间：2007-7-4
　　
　　GPIO是General Programmable Input Output Pin的首字母缩写，G(General)表示通用，就是可以用于多种用途，P(Programmable)表示可编程，就是可以用程序去控制它，I(Input)表示输入，就是可以用于从外设读取数据，而O(Output)表示输出，也就是可以用于向外设输出数据。总之，它是CPU与外设进行交互的一种方式。
　　
　　正如其名字所示的，它可以用于多种用途，至于具体做什么，要根据实际情况进行配置。最简单的用途可能是用它来连接一个LED，用程序来控制LED点亮或者关闭，这种用法在实验板上很常见。
　　
　　GPIO编程简单而又功能强大，所以我们选择它作为研究的入口。今天我们分析一下arch/arm/mach-pxa/gpio.c的源代码，该文件提供了对GPIO编程提供了最基本的抽象：
　　56 int mhn_gpio_set_direction(int gpio_id, int dir)
　　57 {
　　58 unsigned long flags;
　　59 int gpio = MFP2GPIO(gpio_id);
　　60
　　61 GPIO_ID_VERIFY(gpio);
　　62
　　63 spin_lock_irqsave(&gpio_spin_lock, flags);
　　64 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX)
　　65 if (gpio >= GPIO_EXP_START) {
　　66 spin_unlock_irqrestore(&gpio_spin_lock, flags);
　　67 return gpio_exp_set_direction(gpio, dir);
　　68 }
　　69 #endif
　　70 if (dir == GPIO_DIR_IN)
　　71 G CDR(gpio) = 1u <<(gpio &0x1f);
　　72 else
　　73 GSDR(gpio) = 1u <<(gpio &0x1f);
　　74
　　75 spin_unlock_irqrestore(&gpio_spin_lock, flags);
　　76
　　77 return 0
　　78 }
　　
　　该函数用于设置某个GPIO数据的流动方向，所谓方向就是指input还是output，如果dir等于GPIO_DIR_IN则为input，否则为output。只能二选一，不同时即作为input又作为output。
　　
　　MFP2GPIO(gpio_id)只是确保gpio_id的高16位为0，而GPIO_ID_VERIFY(gpio)确保gpio_id没有超出范围。
　　
　　64-69行：如果支持GPIOEX，而且gpio >= GPIO_EXP_START，则调用另外一个函数gpio_exp_set_direction去设置。后面的函数若有类似的处理，我们就不多说了。
　　
　　注意：
　　PXA系列芯片有128个GPIO，对于一般的设置，每个GPIO都占用寄存器的一位，所以每类寄存器都需要4个（共128位）。G CDR(gpio)之类宏就是为了把gpio映射到对应的寄存器上，而1u <<(gpio &0x1f)之类的代码就是为了设置对应的位。
　　
　　PXA系列芯片对于一般的GPIO设置，都有三个寄存器，一个用于读取设置，一个用于把设置置为1，一个用于把设置清为零。这样做的目的可能是为了提高效率，在设置时不必把寄存器的值先读出来，设置适当的位，然后写回去。按这种方式设计，在设置时，不会影响其它GPIO的值，所以不必读取原来的值。
　　
　　80 int mhn_gpio_get_direction(int gpio_id)
　　81 {
　　82 int gpio = MFP2GPIO(gpio_id);
　　83
　　84 GPIO_ID_VERIFY(gpio);
　　85 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX)
　　86 if (gpio >= GPIO_EXP_START)
　　87 return gpio_exp_get_direction(gpio);
　　88 #endif
　　89
　　90 if (GPDR(gpio) &(1u <<(gpio &0x1f)))
　　91 return GPIO_DIR_OUT;
　　92 else
　　93 return GPIO_DIR_IN;
　　94 }
　　该函数获取某个GPIO数据的流动方向，正如前面所说，获取方向时用的另外一个寄存器--GPDR。
　　
　　96 int mhn_gpio_set_level(int gpio_id, int level)
　　97 {
　　98 unsigned long flags;
　　99 int gpio = MFP2GPIO(gpio_id);
　　100
　　101 GPIO_ID_VERIFY(gpio);
　　102
　　103 spin_lock_irqsave(&gpio_spin_lock, flags);
　　104 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX)
　　105 if (gpio >= GPIO_EXP_START) {
　　106 spin_unlock_irqrestore(&gpio_spin_lock, flags);
　　107 return gpio_exp_set_level(gpio, level);
　　108 }
　　109 #endif
　　110
　　111 if (level == GPIO_LEVEL_LOW)
　　112 GPCR(gpio) = 1u <<(gpio &0x1f);
　　113 else
　　114 GPSR(gpio) = 1u <<(gpio &0x1f);
　　115
　　116 spin_unlock_irqrestore(&gpio_spin_lock, flags);
　　117
　　118 return 0
　　119 }
　　
　　该函数用于设置输出的数据，可以设置输出高电平或者低电平，它与设置数据流动方向的函数类似，只是操作GPCR和GPSR两个寄存器，这里不再多说。让人费解是，不就是输出的数据嘛，为什么要叫level而不叫data呢。我想可能与《PXA300 and PXA310 Developers Manual 1》的4.11.3.2中所说的Second Level Generic Wakeups有关呢。
　　
　　121 int mhn_gpio_get_level(int gpio_id)
　　122 {
　　123 int gpio = MFP2GPIO(gpio_id);
　　124
　　125 GPIO_ID_VERIFY(gpio);
　　126 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX)
　　127 if (gpio >= GPIO_EXP_START)
　　128 return gpio_exp_get_level(gpio);
　　129 #endif
　　130
　　131 if (GPLR(gpio) &(1u <<(gpio &0x1f)))
　　132 return GPIO_LEVEL_HIGH;
　　133 else
　　134 return GPIO_LEVEL_LOW;
　　135 }
　　
　　该函数用于获取输入数据，其与获取数据流动方向类似，只是操作GPLR寄存器。
　　
　　140 int mhn_gpio_set_rising_edge_detect(int gpio_id, int enable)
　　141 {
　　142 unsigned long flags;
　　143 int gpio = MFP2GPIO(gpio_id);
　　144
　　145 GPIO_ID_VERIFY(gpio);
　　146 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX)
　　147 if (gpio >= GPIO_EXP_START)
　　148 return 0
　　149 #endif
　　150
　　151 spin_lock_irqsave(&gpio_spin_lock, flags);
　　152
　　153 if (enable == 0)
　　154 GCRER(gpio) = 1u <<(gpio &0x1f);
　　155 else
　　156 GSRER(gpio) = 1u <<(gpio &0x1f);
　　157
　　158 spin_unlock_irqrestore(&gpio_spin_lock, flags);
　　159
　　160 return 0
　　161 }
　　
　　该函数用于设置是否启用上升沿触发中断，它与设置数据流动方向的函数类似，只是操作GCRER和GSRER两个寄存器。如果启用，则输入数据从低电平进入高电平时触发中断。
　　
　　163 int mhn_gpio_get_rising_edge_detect(int gpio_id)
　　164 {
　　165 int gpio = MFP2GPIO(gpio_id);
　　166
　　167 GPIO_ID_VERIFY(gpio);
　　168 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX)
　　169 if (gpio >= GPIO_EXP_START)
　　170 return 0
　　171 #endif
　　172
　　173 if (GRER(gpio) &(1u <<(gpio &0x1f)))
　　174 return 1
　　175
　　176 return 0
　　177 }
　　
　　该函数用于判断是否启用了上升沿触发中断。
　　
　　179 int mhn_gpio_set_falling_edge_detect(int gpio_id, int enable)
　　180 {
　　181 unsigned long flags;
　　182 int gpio = MFP2GPIO(gpio_id);
　　183
　　184 GPIO_ID_VERIFY(gpio);
　　185
　　186 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX)
　　187 if (gpio >= GPIO_EXP_START)
　　188 return 0
　　189 #endif
　　190
　　191 spin_lock_irqsave(&gpio_spin_lock, flags);
　　192
　　193 if (enable == 0)
　　194 GCRER(gpio) = 1u <<(gpio &0x1f);
　　195 else
　　196 GSRER(gpio) = 1u <<(gpio &0x1f);
　　197
　　198 spin_unlock_irqrestore(&gpio_spin_lock, flags);
　　199
　　200 return 0
　　201 }
　　
　　该函数用于设置是否启用下降沿触发中断，它与设置数据流动方向的函数类似，只是操作GCFER和GSFER两个寄存器。如果启用，则输入数据从高电平进入低电平时触发中断。由于该函数与mhn_gpio_set_rising_edge_detect极为类似，作者copy-paste时忘了修改寄器，所以代码中的寄存器是错的。
　　
　　203 int mhn_gpio_get_falling_edge_detect(int gpio_id)
　　204 {
　　205 int gpio = MFP2GPIO(gpio_id);
　　206
　　207 GPIO_ID_VERIFY(gpio);
　　208
　　209 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX)
　　210 if (gpio >= GPIO_EXP_START)
　　211 return 0
　　212 #endif
　　213
　　214 if (GFER(gpio) &(1u <<(gpio &0x1f)))
　　215 return 1
　　216
　　217 return 0
　　218 }
　　
　　该函数用于判断是否启用了下降沿触发中断。
　　
　　220 int mhn_gpio_get_edge_detect_status(int gpio_id)
　　221 {
　　222 int gpio = MFP2GPIO(gpio_id);
　　223
　　224 GPIO_ID_VERIFY(gpio);
　　225
　　226 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX)
　　227 if (gpio >= GPIO_EXP_START)
　　228 return 0
　　229 #endif
　　230
　　231 if (GEDR(gpio) &(1u <<(gpio &0x1f)))
　　232 return 1
　　233
　　234 return 0
　　235 }
　　
　　该函数用于检测是否发生了电平变化，即是否有上升沿触发中断，或者下降沿触发中断发生。
　　
　　237 int mhn_gpio_clear_edge_detect_status(int gpio_id)
　　238 {
　　239 unsigned long flags;
　　240 int gpio = MFP2GPIO(gpio_id);
　　241
　　242 GPIO_ID_VERIFY(gpio);
　　243
　　244 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX)
　　245 if (gpio >= GPIO_EXP_START)
　　246 return 0
　　247 #endif
　　248
　　249 spin_lock_irqsave(&gpio_spin_lock, flags);
　　250
　　251 GEDR(gpio) = 1u <<(gpio &0x1f);
　　252
　　253 spin_unlock_irqrestore(&gpio_spin_lock, flags);
　　254
　　255 return 0
　　256 }
　　
　　清除发生电平变化的标志，如果发生电平变化，GEDR会自动设置，但不会自动清除，而需要程序主动清除。这里获取和清除是同一个寄存器，原因是不需要程序去设置，所以不需要独立的寄存器。
　　
　　262 void mhn_gpio_save(void)
　　263 {
　　264 gpio_saved_reg.gpdr0 = GPDR0;
　　265 gpio_saved_reg.gpdr1 = GPDR1;
　　266 gpio_saved_reg.gpdr2 = GPDR2;
　　267 gpio_saved_reg.gpdr3 = GPDR3;
　　268
　　269 gpio_saved_reg.gplr0 = GPLR0;
　　270 gpio_saved_reg.gplr1 = GPLR1;
　　271 gpio_saved_reg.gplr2 = GPLR2;
　　272 gpio_saved_reg.gplr3 = GPLR3;
　　273
　　274 gpio_saved_reg.grer0 = GRER0;
　　275 gpio_saved_reg.grer1 = GRER1;
　　276 gpio_saved_reg.grer2 = GRER2;
　　277 gpio_saved_reg.grer3 = GRER3;
　　278
　　279 gpio_saved_reg.gfer0 = GFER0;
　　280 gpio_saved_reg.gfer1 = GFER1;
　　281 gpio_saved_reg.gfer2 = GFER2;
　　282 gpio_saved_reg.gfer3 = GFER3;
　　283 }
　　284
　　285 void mhn_gpio_restore(void)
　　286 {
　　287 GPDR0 = gpio_saved_reg.gpdr0;
　　288 GPDR1 = gpio_saved_reg.gpdr1;
　　289 GPDR2 = gpio_saved_reg.gpdr2;
　　290 GPDR3 = gpio_saved_reg.gpdr3;
　　291
　　292 GPSR0 = gpio_saved_reg.gplr0;
　　293 GPSR1 = gpio_saved_reg.gplr1;
　　294 GPSR2 = gpio_saved_reg.gplr2;
　　295 GPSR3 = gpio_saved_reg.gplr3;
　　296 GPCR0 = ~(gpio_saved_reg.gplr0);
　　297 GPCR1 = ~(gpio_saved_reg.gplr1);
　　298 GPCR2 = ~(gpio_saved_reg.gplr2);
　　299 GPCR3 = ~(gpio_saved_reg.gplr3);
　　300
　　301 GRER0 = gpio_saved_reg.grer0;
　　302 GRER1 = gpio_saved_reg.grer1;
　　303 GRER2 = gpio_saved_reg.grer2;
　　304 GRER3 = gpio_saved_reg.grer3;
　　305
　　306 GFER0 = gpio_saved_reg.gfer0;
　　307 GFER1 = gpio_saved_reg.gfer1;
　　308 GFER2 = gpio_saved_reg.gfer2;
　　309 GFER3 = gpio_saved_reg.gfer3;
　　310 }
　　
　　这两个函数用于保存或恢复GPIO的设置，主要是在电源管理中，用于suspend和resume。
　　
　　在PXA3xxx中，GPIO实际上已经是一个逻辑上的概念，它不但可以作为通用的IO，可以作为专用的IO Pin，这可以通过程序设置，在Multi-Function Pin中，我们将继续研究。
　　
　　~~end~~
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本文转自
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