GPIO驱动框架

GPIO驱动框架和具体驱动

GPIO（General Purpose Input Output ）的含义为通用输入/输出。GPIO可以作为端口扩展器。从硬件上说，SOC提供一些独立的引脚，某些用于输入，某些用于输出，利用高低电平表示0或者1。可以通过SOC的寄存器进行读取和控制，也就是输入和输出。

 GPIO驱动框架

如果仅仅针对GPIO硬件构建驱动程序，实现一个字符驱动就可以完成，对用户空间的接口可以是read、write或者自定义的ioctl。内核中却提供了GPIO框架，作为GPIO驱动的统一架构，这样做的好处主要有以下几点：

复用公共代码。

使用sys文件系统作为到用户空间的统一接口，方便操作。

同时提供内核中的API，让内核的其他部分调用。

GPIO驱动的结构如图17-5所示。

GPIO驱动的头文件为：include/linux/gpio.h和include/asm-generic/gpio.h。

GPIO驱动框架的实现代码为：drivers/gpio/gpiolib.c。

GPIO驱动框架不是设备节点，而是sys文件系统，其根目录为：/sys/class/gpio/。

/sys/class/gpio/目录中有一个用于写export的文件，向其中写入一个数字表示建立一个GPIO端口的子目录gpio<N>，例如：
 

$ echo 19 > export 

如下操作将在/sys/class/gpio/目录中建立一个gpio19子目录，这个子目录中就包含针对19号GPIO的操作。

/sys/class/gpio/gpio<N>目录当中包括了以下文件。

direction：可读写，使用"in"和"out"两个值表示输入和输出。

value：可读写，0代表低电平，1（或其他非0）代表高电平。

edge：表示上升沿和下降沿，可以为"none"、"rising"、"falling"。

/sys/class/gpio/gpiochip<N>/目录描述一个GPIO芯片创建信息，其中包括如下几个文件。

base：表示首个个GPIO从此数字开始。

ngpio：表示GPIO的个数。

label：提供诊断信息。

gpio.h头文件中描述GPIO芯片的结构gpio_chip如下所示：
 

struct gpio_chip {  
  const char      *label;             // 该文件的描述信息  
  struct device       *dev;  
  struct module       *owner;  
  int         (*request)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);  
  void            (*free)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);  
  int         (*direction_input)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);  
  int         (*get)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);  
  int         (*direction_output)(struct gpio_chip *chip,  
                      unsigned offset, int value);  
  int         (*set_debounce)(struct gpio_chip *chip,  
                      unsigned offset, unsigned debounce);  
  void            (*set)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset, int value);  
  int         (*to_irq)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);  
  void            (*dbg_show)(struct seq_file *s, struct gpio_chip *chip);  
  int         base;              // 表示首个个GPIO从此数字开始  
  u16         ngpio;             // 表示GPIO的个数  
  const char  *const *names;   // 表示其名称  
  unsigned        can_sleep:1;  
  unsigned        exported:1;  
}; 
gpio_chip用于构建sys文件系统gpiochip<N>当中的每一个目录，也是在构建具体的GPIO驱动时的实现单元。
提示：各个gpio_chip实现的GPIO不应当重复。
完成一个GPIO芯片的注册和注销功能的函数如下所示：
 
extern int gpiochip_add(struct gpio_chip *chip);  
extern int __must_check gpiochip_remove(struct gpio_chip *chip); 
若干个函数用于控制GPIO，如下所示：
 
extern int gpio_request(unsigned gpio, const char *label);  
extern void gpio_free(unsigned gpio);  
extern int gpio_direction_input(unsigned gpio);  
extern int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);  
extern int gpio_set_debounce(unsigned gpio, unsigned debounce);  
extern int gpio_get_value_cansleep(unsigned gpio);  
extern void gpio_set_value_cansleep(unsigned gpio, int value); 
gpio_request()等函数实际上是内核的调用接口，可以在各个驱动程序或者板级的支持中调用，完成GPIO的统一控制。