最近打算把GPIO的中断驱动起来，本打算网上能找到现成的驱动程序，可是找了几个测试都不好使，经过一番研究终于测试好使了，在此分享出来。
一、 说明
Beaglebone Black开发板自带GPIO以及IRQ等驱动程序，所以为驱动的开发提供了极大的便利，在此主要分析内核自带的库文件中相关的函数以及驱动编写的步骤。
二、 IRQ库函数分析
驱动添加的库函数有：
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/irq.h>
其中，库位于/kernel/kernel/include/linux路径下，
gpio.h库函数包含对IO口操作的相关函数，例如
static inline int gpio_get_value(unsigned int gpio) 获取引脚值
static inline void gpio_set_value(unsigned int gpio, int value)设置引脚值
static inline int gpio_to_irq(unsigned int gpio)把gpio引脚号转换为中断号
static inline int irq_to_gpio(unsigned int irq)把中断号转换为引脚号
static inline int gpio_direction_input(unsigned gpio)引脚方向设置为输入
static inline int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)引脚方向设置为输出
static inline int gpio_get_value(unsigned gpio)获取引脚的状态值
以上这些函数实际上已经完全可以实现GPIO所需的功能需求，换句话说，GPIO需要的驱动函数无非以上这些，当然仅限于IO操作，不涉及中断等
interrupt.h库函数主要包含中断相关的参数宏定义以及相关函数：
中断触发方式宏定义：
#define IRQF_TRIGGER_NONE 0x00000000
#define IRQF_TRIGGER_RISING 0x00000001 上升沿触发
#define IRQF_TRIGGER_FALLING 0x00000002 下降沿触发
#define IRQF_TRIGGER_HIGH 0x00000004高电平触发
#define IRQF_TRIGGER_LOW 0x00000008 低电平触发
#define IRQF_TRIGGER_MASK (IRQF_TRIGGER_HIGH | IRQF_TRIGGER_LOW | \
IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING) 貌似任意信号触发
#define IRQF_TRIGGER_PROBE 0x00000010
函数：
中断申请函数
request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags, const char *name, void *dev)
中断释放函数
extern void free_irq(unsigned int, void *)
三、 中断程序分析
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/irq.h>
#define PIN_A_GPIO 65 // is on 2*32+1 设置中断引脚为GPIO2_1
#define PIN_A_FLAGS GPIOF_IN
#define PIN_A_LABEL "HI_PIN_A"
int k;
static irqreturn_t irq_handler_pin_a (int irq, void *dev_id) //中断处理函数
{
printk (KERN_INFO "Hello from irq_handler_pin_a...%d\n",k);
k++;
return IRQ_HANDLED;
}
//加载函数，实现中断申请等相关功能
static int __init hello_interrupts_start (void)
{
int retval, irq, regval;
printk (KERN_INFO "Loading hello_interrupts module...\n");
retval = gpio_request_one(PIN_A_GPIO, PIN_A_FLAGS, PIN_A_LABEL);
printk (KERN_INFO "HI:request GPIO pin#%i for IRQ (%i)\n", PIN_A_GPIO, retval);
irq = gpio_to_irq (PIN_A_GPIO);
retval = request_irq (irq, irq_handler_pin_a, 1/*IRQF_TRIGGER_RISING */, PIN_A_LABEL, NULL);
irq_set_irq_type (irq, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH);
return 0;
}
//驱动卸载
static void __exit hello_interrupts_end(void)
{
printk ("HI: Releasing IRQ resources...\n");
free_irq (gpio_to_irq (PIN_A_GPIO), NULL);
gpio_free (PIN_A_GPIO);
}
module_init (hello_interrupts_start);
module_exit (hello_interrupts_end);
MODULE_AUTHOR("000");
MODULE_DESCRIPTION("A sample driver using interrupts");
MODULE_LICENSE("GPL");
四、 程序使用的函数分析
１、 retval = gpio_request_one(PIN_A_GPIO, PIN_A_FLAGS, PIN_A_LABEL);
申请一个单独的GPIO，使用flag作为初始参数，函数原型为：
int gpio_request_one(unsigned gpio, unsigned long flags, const char *label);
flag用来配置下面的特性
其实库文件里面提供的函数还有很多的，例如gpio_request_one是只申请一个GPIO，库文件还提供同时申请好几个的函数，在最后分享。最后，把在网上看到的别人的对相关函数分析复制下，造福众人。
（来源：http://blog.csdn.net/yuanlulu/article/details/6425031）
标识端口-------------
gpio使用0～MAX_INT之间的整数标识，不能使用负数。
使用以下函数检查一个端口号的合法性：
int gpio_is_valid(int number);
• 使用gpio
-------------
使用io的第一步是分配端口，使用 gpio_request()。
接下来要做的是标记它的方向。
/*设为输入或者输出，成功返回零或者失败返回负的错误值*/
int gpio_direction_input(unsigned gpio);
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);
通常应该检查它们的返回值。通常应该假定这两个接口会在线程上下文中调用。但是
对于自旋锁安全的gpio也可以在线程出现之前的早期初始化之间使用。
对于输出的gpio，提供的值作为输出的初始值。
• 使用自旋锁安全的gpio
----------------------------------
大部分gpio控制器可以使用内存读写指令来访问，不需要睡眠，可以在中断上下文访问。
对于gpio_cansleep返回假的gpio可以使用下面的接口访问:
/*读取输入，返回零或非零*/
int gpio_get_value(unsigned gpio);
/*输出*/
void gpio_set_value(unsigned gpio, int value);
返回的值是布尔值，零代表低，非零代表搞电平。当读取输出引脚的值，返回值应该是引脚上的实际状态，
这个值不一定等于配置的输出值，因为从设定信号到信号稳定需要一定时间。
不是所有的平台可以读取输出的引脚值，这些平台不能总是返回零。用这两这两个函数访问
不能非在睡眠的上下文中安全访问的gpio将是一个错误。
• 可被休眠上下文中访问的GPIO
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一些gpio控制器必须使用基于信息的总线，比如i2c和spi.读写gpio值的命令需要在队列中等待。
操作这些gpio可能会睡眠，不能在中断上下文中调用。
支持这种gpio的平台为了通过在这个函数中返回非零来区分其它
类型的gpio（需要一个已经被gpio_request申请的gpio号）：
int gpio_cansleep(unsigned gpio);
为了访问这些端口，定义了另一组函数接口：
/*输入端口：返回零或非零，可能睡眠*/
int gpio_get_value_cansleep(unsigned gpio);
/*输出端口：可能睡眠*/
void gpio_set_value_cansleep(unsigned gpio, int value);
只能在允许睡眠的上下文中访问这些端口，比如线程化的中断中，
必须使用这些接口而不是没有cansleep前缀的自旋锁安全接口。
除了这些接口可能睡眠这个事实之外，它们操作那些不能在中断处理函数中访问的端口，这些调用的表现和
自旋锁安全的调用表现一致。
另外：调用安装和配置这样的gpio必须是在可睡眠的上下文中，因为他们可能需要访问gpio控制器。
gpio_direction_input()
gpio_direction_output()
gpio_request()
## gpio_request_one()
## gpio_request_array()
## gpio_free_array()
gpio_free()
gpio_set_debounce()
• 申请和释放gpio
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为了获取系统配置错误，定义了两个调用：
/*申请gpio,返回0或负的错误值
* 非空的lables指针有助于诊断*/
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label);
/*释放之前申请的gpio*/
void gpio_free(unsigned gpio);
应该假设这两个函数实在进程上下文中调用的，但对于自旋锁安全的gpio也可从
在进程建立之前的早期启动过程中调用。
考虑到大多数情况下gpio会在申请过后立即需要被配置，下面三个接口负责这些工作：
/*申请一个单独的gpio，使用“flag”作为初始的配置参数*/
int gpio_request_one(unsigned gpio, unsigned long flags, const char *label);
/*在一个调用中申请多个gpio*/
int gpio_request_array(struct gpio *array, size_t num);
/*释放多个端口*/
void gpio_free_array(struct gpio *array, size_t num);
“falg”用来配置下面的特性：
* GPIOF_DIR_IN - 配置方向为输入
* GPIOF_DIR_OUT -配置方向为输出
* GPIOF_INIT_LOW - 做输出引脚，输出低电平
* GPIOF_INIT_HIGH - 做输出引脚，输出高电平
为了同时处理多个gpio,定义了一个专门结构体：
struct gpio {
unsigned gpio;
unsigned long flags;
const char *label;
};
典型的使用如下：
327 static struct gpio leds_gpios[] = {
328 { 32, GPIOF_OUT_INIT_HIGH, "Power LED" }, /* default to ON */
329 { 33, GPIOF_OUT_INIT_LOW, "Green LED" }, /* default to OFF */
330 { 34, GPIOF_OUT_INIT_LOW, "Red LED" }, /* default to OFF */
331 { 35, GPIOF_OUT_INIT_LOW, "Blue LED" }, /* default to OFF */
332 { ... },
333 };
334
335 err = gpio_request_one(31, GPIOF_IN, "Reset Button");
336 if (err)
337 ...
338
339 err = gpio_request_array(leds_gpios, ARRAY_SIZE(leds_gpios));
340 if (err)
341 ...
342
343 gpio_free_array(leds_gpios, ARRAY_SIZE(leds_gpios));
----------------------------
352 /* map GPIO numbers to IRQ numbers */
353 int gpio_to_irq(unsigned gpio);
354
355 /* map IRQ numbers to GPIO numbers (avoid using this) */
356 int irq_to_gpio(unsigned irq);
返回值是对应的编号或者是负的错误码。使用未用gpio_direction_input()安装的gpio编号或者不是从
gpio_to_irq()得到的中断号是不会被gpio检查的错误。
gpio_to_irq()返回的中断编号可以传给request_irq()和free_irq()。
irq_to_gpio()返回的gpio编号通常用来调用gpio_get_value()，比如在沿触发的中断中获取引脚的状态。
有些平台不支持这种映射，应该避免调用映射函数。
模拟漏极开路
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gpio可能支持也可能不支持漏极开路输出。如果硬件不支持，可以模拟漏极开路输出的输入或者输出：
LOW: gpio_direction_output(gpio, 0) 忽略上拉电阻。
HIGH: gpio_direction_input(gpio) 关闭输出，上拉电阻控制信号。
如果驱动输出高电平但是gpio_get_value(gpio)报告的电平是低电平（经过一定延迟之后），可以断定
其它部分正在信号线上输出低电平。
GPIO 的框架（可选）
===============
GPIO的框架在gpiolib中实现。
如果使能了 debugfs，系统下会出现 /sys/kernel/debug/gpio这个文件。这个文件内
将会列出所有注册在框架内的控制器和当前使用的gpio的状态。
控制器驱动：gpio_chip
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在gpio框架中使用"struct gpio_chip"表示每个控制器的所有信息：
--设置gpio方向的方法
--访问gpio状态的方法
--表示是否会睡眠的标志
--可选的debugfs方法
--诊断用的标签lable(char指针)
当然还有每个实例的独有数据（可能来自dev.platform_data）;第一个gpio的编号和管理的gpio数量。
gpiolib支持多个gpio控制器的实例，使用gpiochip_add()来注册，使用gpiochip_remove()注销。
gpio_chip的debugfs方法将会忽略未被申请的gpio。使用gpiochip_is_requested()将会返回NULL（未被申请）或者
lable（已被申请）
平台支持
------------
为了支持gpio框架，必须选择Kconfig中的选项：ARCH_REQUIRE_GPIOLIB 或者 ARCH_WANT_OPTIONAL_GPIOLIB。并且
在 <asm/gpio.h>包含<asm-generic/gpio.h>，还要定义三个函数： gpio_get_value(), gpio_set_value(), and gpio_cansleep().
同时也可以提供ARCH_NR_GPIOS的定义，以反映平台支持的gpio数量。
ARCH_REQUIRE_GPIOLIB表示gpiolib代码总是会编译进内核中。
ARCH_WANT_OPTIONAL_GPIOLIB表示gpiolib默认是关闭的，但是用户可以使能它并把它编译进内核。
如果这两个选项一个都未被选中，gpiolib则不能被用户使能。
通常那三个函数接口可以直接使用框架内的代码（通过gpio_chip来调用）：
#define gpio_get_value __gpio_get_value
#define gpio_set_value __gpio_set_value
#define gpio_cansleep __gpio_cansleep
用户空间的sysfs接口（可选）
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在sysfs下的路径
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在/sys/class/gpio下有三种类型的入口：
--用户空间控制GPIO的接口（第一类）
--对应具体GPIO
--GPIO控制器（"gpio_chip"的实例）（第三类）
以上接口不包括标准“device”文件和它们的链接。
控制接口（第一类）是只写的：
/sys/class/gpio/
"export" 用户空间通过写入gpio的编号来向内核申请将某个gpio的控制权导出到用户空间
比如“echo 19 > export ”将会为19号gpio创建一个节点“gpio19”,前提是没有内和代码申请了这个端口。
“unexport” 和导出的效果相反。
比如“echo 19 > unexport”将会移除“gpio19”这个节点。
GPIO管脚的路径类似于/sys/class/gpio/gpio42/ (for GPIO #42)的形式，并且有以下可读写的属性：
/sys/class/gpio/gpioN/ （第二类）
“direction” 读取结果是“in”或者“out”。也可以往其中写入。写入“out”默认将引脚值初始化为低。
写入“low”或“high”可以初始化作为输出时的初始值。
如果内核不支持或者内核代码不愿意，将不会存在这个属性。
“value” 读取结果是0(低电平)或1（高电平）。如果GPIO被配置为输出，这个值是可写的，
任何非零的值都将输出高电平。
如果某个引脚能并且已经被配置为产生中断，可以在它的节点上调用poll(2)并且poll(2)将在中断触发后返回。
如果使用poll(2)，设置事件类型为POLLPRI和POLLERR。如果使用sellect(2)，将文件描述符加入exceptfds。
在poll(2)返回后，可以使用lseek(2)移动到文件开头读取新的值或者关闭它再重新打开读取新值。
“edge” 读取改节点将会得到以下值： "none", "rising", "falling",或者 "both"。写如这些字符串到这个节点中将会选择
唤醒在“value”上的poll(2)的信号沿。
这个文件节点只有在引脚能被配置为输入中断引脚的时候才存在。
"active_low" 读取值是0(假)或者1（真）。写入任何非零的值都将反转“value”中读取和写入的值。
已经在使用和之后使用poll(2)的“edge”节点的“rasing”和“falling”值将会受"active_low" 的影响。
（自己的理解：这个值实际是将高变为0，低变为1。也就是实现了逻辑反转。）
GPIO控制器的路径类似于/sys/class/gpio/gpiochip42/（这个控制器的最小端口是42）并且有以下的读写属性：
/sys/class/gpio/gpiochipN/
“base” 和N相同，也就是控制器管理的最小的端口编号。
“lable” 诊断使用的标志（并不总是唯一的）
“ngpio” 控制器管理的端口数量（端口范围是：N ~ N+ngpio-1）
从内核空间中导出
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内核可以对已经被 gpio_request()申请的gpio的导出进行明确的管理。
/* 导出GPIO到用户空间的sysfs，当允许用户空间修改gpio的方向，第二个参数是真 */
int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change);
/* 撤销GPIO的导出 */
void gpio_unexport();
/* 创建到导出GPIO的 sysfs link ，第一个参数是在哪个dev下创建，第二个参数名字，第三个是gpio编号 */
int gpio_export_link(struct device *dev, const char *name, unsigned gpio)
/* 改变sysfs中GPIO节点的极性，也就是将高低电平的逻辑反转。可以在export之前和之后进行。之前设置的enabled poll(2)也会相应改变 */
int gpio_sysfs_set_active_low(unsigned gpio, int value);
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以上内容是内核文档的内容，下面分析gpio_chip的内容，这是一个控制器。
48/**
49 * struct gpio_chip - 一个 GPIO 控制器的抽象
50 * @label: 诊断用的标签（名字）
51 * @dev: 可选的设备结构体
52 * @owner: 拥有者模块指针
53 * @request: 可选的激活回调函数，就像电源管理的接口一样。可以睡眠
55 * @free: 可选的释放回调函数，可以睡眠。
57 * @direction_input: 配置某个偏移对应的端口为输入引脚，可能返回错误。
58 * @get: 返回相应偏移引脚的值; 如果是输出引脚则返回输出引脚的状态，或者返回零。
60 * @direction_output: 配置输出引脚的输出值，或者返回错误
61 * @set: 设置指定引脚的输出值。
62 * @to_irq: 可选的回调函数，支持非静态的 gpio_to_irq()映射， 不可以睡眠 ;
64 * @dbg_show: 可选的 debugfs接口; 如果不设置，内核会使用默认函数赋给这个指针。
67 * @base: gpiogpio_chip所管理的第一个gpio的编号;如果注册期间是负值，将会动态申请一个值。
69 * @ngpio: GPIO控制器管理的IO数目，最后一个IO的号码是 (base + ngpio - 1).
71 * @can_sleep: 如果get()/set() 方法会睡眠这个标志必须被设置
73 * @names:如果设置了这个成员，它必须是大小为 ngpio的字符指针数组，每个成员可以指向相应引脚的特殊的名字，也可以为空。
name影响的是exportGPIO到sysfs的名字，如果不设置的话名字就是“gpioN”(N是IO对应的编号)。
当然这个成员可以不初始化。
gpio_chip使用offset（0～(ngpio - 1)）来分辨不同的引脚。
*/
struct gpio_chip {
91 const char *label;
92 struct device *dev;
93 struct module *owner;
94
95 int (*request)(struct gpio_chip *chip,
96 unsigned offset);
97 void (*free)(struct gpio_chip *chip,
98 unsigned offset);
99
100 int (*direction_input)(struct gpio_chip *chip,
101 unsigned offset);
102 int (*get)(struct gpio_chip *chip,
103 unsigned offset);
104 int (*direction_output)(struct gpio_chip *chip,
105 unsigned offset, int value);
106 int (*set_debounce)(struct gpio_chip *chip,
107 unsigned offset, unsigned debounce);
108
109 void (*set)(struct gpio_chip *chip,
110 unsigned offset, int value);
111
112 int (*to_irq)(struct gpio_chip *chip,
113 unsigned offset);
114
115 void (*dbg_show)(struct seq_file *s,
116 struct gpio_chip *chip);
117 int base;
118 u16 ngpio;
119 const char *const *names;
120 unsigned can_sleep:1;
121 unsigned exported:1;
122
123#if defined(CONFIG_OF_GPIO)
124 /*
125 * If CONFIG_OF is enabled, then all GPIO controllers described in the
126 * device tree automatically may have an OF translation
127 */
128 struct device_node *of_node;
129 int of_gpio_n_cells;
130 int (*of_xlate)(struct gpio_chip *gc, struct device_node *np,
131 const void *gpio_spec, u32 *flags);
132#endif
133};
gpio_chip的接口：
extern const char *gpiochip_is_requested(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); 如果offet对应的gpio已经被申请了则返回NULL，否则返回lable指针或者“？？”
extern int __must_check gpiochip_reserve(int start, int ngpio);
将start开始的ngpio个编号保留
这个函数是在全局范围内预留一段编号，将来供某个gpio_chip使用。
0 0
