Linux内核中的GPIO驱动

本文参考linux官方文档https://www.kernel.org/doc/Documentation/gpio/consumer.txt进行编写。

头文件

需要首先包含头文件

#include <linux/gpio/consumer.h>

获取&释放

使用一下两个函数获取GPIO设备，多个设备时需要附带index参数。函数返回一个GPIO描述符，或一个错误编码，可以使用IS_ERR()进行检查:

struct gpio_desc *gpiod_get(struct device *dev, const char *con_id,                    enum gpiod_flags flags)struct gpio_desc *gpiod_get_index(struct device *dev,                      const char *con_id, unsigned int idx,                      enum gpiod_flags flags)

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或者也可以使用如下两个函数获取可用设备：

struct gpio_desc *gpiod_get_optional(struct device *dev,                         const char *con_id,                         enum gpiod_flags flags)struct gpio_desc *gpiod_get_index_optional(struct device *dev,                           const char *con_id,                           unsigned int index,                           enum gpiod_flags flags)

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使用如下函数同时获取多个设备：

struct gpio_descs *gpiod_get_array(struct device *dev,                       const char *con_id,                       enum gpiod_flags flags)

该函数返回一个GPIO描述序列：

struct gpio_descs {    unsigned int ndescs;    struct gpio_desc *desc[];}

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一个GPIO描述符可以使用如下函数释放：

void gpiod_put(struct gpio_desc *desc)void gpiod_put_array(struct gpio_descs *descs)

需要注意GPIO描述符被释放后不可再使用，而且不允许使用第一个函数来释放通过序列获取得到GPIO描述符。

使用GPIO

1. 设置方向（Input | Output）
   使用如下函数设置一个设备的方向
   
int gpiod_direction_input(struct gpio_desc *desc)
int gpiod_direction_output(struct gpio_desc *desc, int value)

   使用如下函数检查一个设备的方向：
   int gpiod_get_direction(const struct gpio_desc *desc)

   函数返回GPIOF_DIR_IN或者GPIOF_DIR_OUT

2. 访问
   访问分为两种，一种是通过储存器读写实现的，这种操作属于原子操作，不需要等待，所以可以在中断处理程序中使用：

   int gpiod_get_value(const struct gpio_desc *desc);void gpiod_set_value(struct gpio_desc *desc, int value);

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   还有一种访问必须通过消息总线比如I2C或者SPI，这种访问需要在总线访问队列中等待，所以可能进入睡眠，此类访问不能出现在IRQ handler。
   可以使用如下函数分辨这些设备：

   int gpiod_cansleep(const struct gpio_desc *desc)

   使用如下函数读写：

   int gpiod_get_value_cansleep(const struct gpio_desc *desc)void gpiod_set_value_cansleep(struct gpio_desc *desc, int value)

3. active-low & raw value
   有些设备采用低电平有效的方式输出逻辑信号。此时低电平输出1，高电平输出0。此时可以通过访问raw_value的方式来访问实际电路上的值，与逻辑处理无关：

   int gpiod_get_raw_value(const struct gpio_desc *desc)void gpiod_set_raw_value(struct gpio_desc *desc, int value)int gpiod_get_raw_value_cansleep(const struct gpio_desc *desc)void gpiod_set_raw_value_cansleep(struct gpio_desc *desc, int value)int gpiod_direction_output_raw(struct gpio_desc *desc, int value)

   逻辑关系汇总如下：
   Function (example) active-low property physical line
   gpiod_set_raw_value(desc, 0); don’t care low
   gpiod_set_raw_value(desc, 1); don’t care high
   gpiod_set_value(desc, 0); default (active-high) low
   gpiod_set_value(desc, 1); default (active-high) high
   gpiod_set_value(desc, 0); active-low high
   gpiod_set_value(desc, 1); active-low low

   可以使用如下函数判断一个设备是否是低电平有效的设备。

   int gpiod_is_active_low(const struct gpio_desc *desc)

4. 设置多个输出
   使用如下函数设置一组设备的输出值
   
void gpiod_set_array_value(unsigned int array_size,
struct gpio_desc **desc_array,
int *value_array)
void gpiod_set_raw_array_value(unsigned int array_size,
struct gpio_desc **desc_array,
int *value_array)
void gpiod_set_array_value_cansleep(unsigned int array_size,
struct gpio_desc **desc_array,
int *value_array)
void gpiod_set_raw_array_value_cansleep(unsigned int array_size,
struct gpio_desc **desc_array,
int *value_array)

   以上函数均可配套gpiod_get_array()使用
5. 映射到IRQ
   使用如下函数获取一个GPIO设备对应的IRQ中断号
   
int gpiod_to_irq(const struct gpio_desc *desc)

   返回值时一个IRQ number，或者一个负数的错误代码。得到的中断号可以传递给函数request_irq()，free_irq().
6. ACPI
   在ACPI系统上，GPIO设备在GpioIo()/GpioInt()从_CRS中获得的资源列表中被描述，这些资源不能在系统GPIO中被使用。
7. 兼容旧版本
   旧的GPIO系统使用基于标号的结构而不是基于描述符。可以使用如下两个函数进行相互转换：
   
int desc_to_gpio(const struct gpio_desc *desc)
struct gpio_desc *gpio_to_desc(unsigned gpio)

   注意不能使用一套API的方法释放另一套API获取的设备