Pinctrl子系统和其主要结构体引入

往期内容

input子系统专栏：

  1. 专栏地址：input子系统
  2. input角度：I2C触摸屏驱动分析和编写一个简单的I2C驱动程序
    – 末片，有往期内容观看顺序

I2C子系统专栏：

  1. 专栏地址：IIC子系统
  2. 具体芯片的IIC控制器驱动程序分析：i2c-imx.c-CSDN博客
    – 末篇，有往期内容观看顺序

总线和设备树专栏：

  1. 专栏地址：总线和设备树
  2. 设备树与 Linux 内核设备驱动模型的整合-CSDN博客
    – 末篇，有往期内容观看顺序

img

前言

Linux 4.x内核文档

本节主要介绍一下Pinctrl子系统以及Pincontroller的相关数据结构体，讲解这些结构体中哪些成员是去进行描述引脚、复用引脚以及配置引脚。有多个Pincontroller的话，那么这个Pincontroller是用什么结构体来进行抽象描述的。

1.介绍

内核文档：

img

Pinctrl：Pin Controller，用来控制引脚的：

  • 引脚枚举与命名(Enumerating and naming)
  • 引脚复用(Multiplexing)：比如用作GPIO、I2C或其他功能
  • 引脚配置(Configuration)：比如上拉、下来、open drain、驱动强度等

Pinctrl驱动由芯片厂家的BSP工程师提供，一般的驱动工程师只需要在设备树里：

  • 指明使用那些引脚
  • 复用为哪些功能
  • 配置为哪些状态

在一般的设备驱动程序里，甚至可以没有pinctrl的代码。

对于一般的驱动工程师，只需要知道“怎么使用pinctrl”即可。

目标：分析理解BSP工程师写好的Pinctrl子系统驱动代码、分析Pinctrl子系统的主要数据结构、如何去使用BSP工程师提供的Pinctrl子系统（设备树、client的数据结构构造）

2.使用Pinctrl要掌握的重要概念

?02_使用Pinctrl要掌握的重要概念.docx

3.Pinctrl子系统使用示例

3.1 要做什么

以I2C为例

img

  • 查看原理图确定使用哪些引脚：比如pinA、pinB

  • 生成pincontroller设备树信息

    • 选择功能：比如把pinA配置为I2C_SCL、把pinB配置为I2C_SDA
    • 配置：比如把pinA、pinB配置为open drain

  • 使用pincontroller设备树信息：比如在i2c节点里定义"pinctrl-names"、“pinctrl-0”

3.2 生成Pincontroller设备树信息

生成pincontroller设备树信息，有3种方法：

  • 有些芯片有图形化的工具，可以点点鼠标就可以配置引脚信息，得到pincontroller中的信息
  • 有些芯片，只能看厂家给的设备树文档或者参考设备树的例子
  • 最差的就是需要阅读驱动代码才能构造设备树信息。

3.2.1 安装工具

?【IMX】6ull引脚复用配置工具.zip

3.2.2 根据原理图生成pinctrl信息

&iomuxc {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&BOARD_InitPins>;
    imx6ull-board {
        i2c1_pins: i2c1_pins {                /*!< Function assigned for the core: Cortex-A7[ca7] */
            fsl,pins = <
                MX6UL_PAD_UART4_RX_DATA__I2C1_SDA          0x000018B0
                MX6UL_PAD_UART4_TX_DATA__I2C1_SCL          0x000018B0
            >;
        };
    };
};
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12

对于pinctrl有自己的驱动程序，去解析设备树，比如\Linux-4.9.88\drivers\pinctrl\freescale\pinctrl-imx6ul.c------>\Linux-4.9.88\drivers\pinctrl\freescale\pinctrl-imx.c

3.3 在client节点使用pinctrl

&i2c1 {
    clock-frequency = <100000>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&i2c1_pins>;
    status = "okay";
};
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6

对于使用了pinctl的client，也有自己的驱动程序去解析该设备树：\Linux-4.9.88\drivers\input\keyboard\gpio_keys.c

具体的解析过程后面会有章节讲解

4. 设备树

4.1 理想模型

img

每个节点的function都各自标明，左侧就是pincontroller，右侧则是使用了pincontroller的client

对于pincontroller，其下引脚组的作用已经在节点表示，比如uart{function=“uart0” }，表示其下引脚用于uart

该pincontroller有三个子节点，有三种功能：uart、spi、i2c，function是在节点中通过"function="来定义的

4.2 实际的例子

img

function是imx6ull-evk，其内部的子节点的function前提都是该imx6ull-evk，比如pinctrl_csik:csilgrp子节点中fsl,pins这些引脚都只支持imx6ull评估版且是用于 CSI 摄像头的，至于pinctrl_i2cl:i2clgrp引脚组（ 描述了与 I2C 接口相关的引脚配置 ）和pinctrl_hog_1:hog_grp-1引脚组也是一样

该pincontroller只有一个子节点，也就是Imx6ull-evk，其下的都是组引脚节点，表示Imx6ull-evk评估版支持哪些功能的组引脚，这些子节点（pinctrl_hog_1, pinctrl_csik, pinctrl_i2cl 等）是在描述 imx6ull-evk 评估板所支持的不同引脚配置，并且每个引脚组都关联到不同的硬件功能模块，function的标明是在lable处定义的，也就是子节点的命名处pinctrl_csil、pinctrl_csik、pinctrl_hog_1，又或者是node也可以看出来。

img

5. Pincontroller的数据结构

主要是pinctrl_desc和pinctrl_dev

Linux 4.x内核文档

记住pinctrl的三大作用，有助于理解所涉及的数据结构：

  • 引脚枚举与命名(Enumerating and naming)
  • 引脚复用(Multiplexing)：比如用作GPIO、I2C或其他功能
  • 引脚配置(Configuration)：比如上拉、下来、open drain、驱动强度等

5.1 结构体引入

pincontroller虽然是一个软件的概念，但是它背后是有硬件支持的，所以可以使用一个结构体来表示它：pinctrl_dev。

怎么构造出pinctrl_dev？我们只需要描述它：提供一个pinctrl_desc，然后调用pinctrl_register就可以：

struct pinctrl_dev *pinctrl_register(struct pinctrl_desc *pctldesc,
                                     struct device *dev, void *driver_data);
  • 1
  • 2

img

img

struct pinctrl_dev 是用于管理引脚控制（pinctrl）类设备的结构体，它是 Linux 内核中引脚控制子系统的一部分。引脚控制子系统用于管理 GPIO（通用输入输出）和引脚复用功能。此结构体包含与引脚控制器相关的各种信息

//\Linux-4.9.88\drivers\pinctrl\core.h
struct pinctrl_dev {
	struct list_head node;//用于将当前引脚控制器设备加入全局引脚控制器链表。
	struct pinctrl_desc *desc;//指向引脚控制器描述符的指针，描述符包含了引脚控制器的详细信息，比如可管理的引脚和复用功能等。
	struct radix_tree_root pin_desc_tree;
    //使用 Radix 树来存储该引脚控制器的每个引脚的描述符，Radix 树是一种高效的内存数据结构，用于快速检索引脚信息。
    
	struct list_head gpio_ranges;
    //一个链表，存储了该引脚控制器负责管理的 GPIO 范围（GPIO ranges），这些范围是在运行时添加的。
    
	struct device *dev;
    //对应的设备指针，表示该引脚控制器设备。
    
	struct module *owner;//模块所有者，用于引用计数，防止模块在使用过程中被卸载。
    
	void *driver_data;
    //驱动数据，用于驱动程序在注册到引脚控制器子系统时存储特定的驱动信息。
    
	struct pinctrl *p;//表示该设备的 pinctrl_get() 结果，用于关联引脚控制和设备。
	struct pinctrl_state *hog_default;//表示该设备默认状态下被 "hog" 的引脚状态，"hog" 是指在设备初始化时强占一些引脚。
	struct pinctrl_state *hog_sleep;//表示该设备进入睡眠状态时被 "hog" 的引脚状态。
	struct mutex mutex;//一个互斥锁，用于在每次执行引脚控制器相关操作时确保线程安全。
#ifdef CONFIG_DEBUG_FS
	struct dentry *device_root;//该设备在 debugfs 中的根目录指针，用于调试文件系统。
#endif
};
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26

其中比较重要的就是pinctrl_desc结构体：

\Linux-4.9.88\include\linux\pinctrl\pinctrl.h

struct pinctrl_desc {
	const char *name; //引脚控制器的名称，用于标识该控制器。
	const struct pinctrl_pin_desc *pins; //一个指向引脚描述符数组的指针。每个引脚描述符（pinctrl_pin_desc）描述了该控制器管理的引脚。
	unsigned int npins;//引脚描述符数组的大小，表示控制器管理的引脚数量，通常通过 ARRAY_SIZE() 来计算数组大小。
	const struct pinctrl_ops *pctlops;//引脚控制操作，这个下面会将---作用1
	const struct pinmux_ops *pmxops;//引脚复用操作，这个下面会将---作用2
	const struct pinconf_ops *confops;//引脚配置操作（如设置引脚的电压、电流、上拉/下拉等）---作用3
	struct module *owner;
#ifdef CONFIG_GENERIC_PINCONF
	unsigned int num_custom_params;
	const struct pinconf_generic_params *custom_params;
	const struct pin_config_item *custom_conf_items;
#endif
};
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16

看下pinctrl_desc中的pinctrl_pin_desc结构体， 用于描述板卡或机器上每个引脚（pin）、焊盘（pad）或其他可以复用的单元的信息 。一个pin controller有多个引脚：

\Linux-4.9.88\include\linux\pinctrl\pinctrl.h
struct pinctrl_pin_desc {
	unsigned number;
    //每个引脚在全局引脚号空间中的唯一标识符。引脚号确保不同引脚具有唯一性。
	const char *name;
    //引脚的名称。这个字段通常用于给引脚提供一个易于识别的名字，例如 GPIO1 或 UART_TX。
	void *drv_data;
    //驱动程序为每个引脚定义的特定数据。这是驱动层的数据，pinctrl 核心部分不会对其进行处理或更改。该字段用于存储引脚相关的驱动特定信息。
};
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9

对于pinctrl_desc结构体中的pinctrl_ops、pinmux_ops、pinconf_ops由于篇幅原因，会在本专栏第二篇文章中进一步讲解。

文章知识点与官方知识档案匹配，可进一步学习相关知识
C技能树结构体结构体与函数220410 人正在系统学习中
注：本文转载自blog.csdn.net的憧憬一下的文章"https://blog.csdn.net/caiji0169/article/details/143352837"。版权归原作者所有，此博客不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如有侵权，请联系我们删除。
复制链接
相关推荐
发表评论

评论记录：

未查询到任何数据！