GPIO物理地址与虚拟地址的变换

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本文详细解析了SC8810平台上的GPIO配置方法及其相关寄存器地址映射，包括GPIO的虚拟与物理地址转换、GPIO操作宏定义等内容。

./kernel/arch/arm/mach-sc8810/include/mach/regs_global.h
./u-boot/arch/arm/include/asm/arch-sc8810/regs_global.h
./mach-sc8810/board-sp8810/gpio_cfg.c gpio配置规划
kernel/arch/arm/mach-sc8810/include/mach/regs_gpio.h:
#define GPIO_BASE                            SPRD_GPIO_BASE
#define GPIO_PG_BASE                    GPIO_BASE
#define GPI_PG0_BASE                GPIO_BASE
kernel/arch/arm/mach-sc8810/include/mach/hardware.h:
#define SPRD_GPIO_BASE           0xE0031000

kernel/arch/arm/mach-sc8810/include/mach/adi_hal_internal.h 定义了GPIO的物理地址和虚拟地址之间的转换函数

#define ADI_PHYS SPRD_MISC_PHYS//0x82000000
#define __adi_virt_to_phys(x) ((x) - SPRD_ADI_BASE + ADI_PHYS)
#define __adi_phy_to_virt(x) ((x)-ADI_PHYS + SPRD_ADI_BASE) // x-0x82000000+0xE0037000; 就是x+0x5E037000,也就是虚拟地址到物理地址的偏移是 0x5E037000, 与函数中的不符！！！

SC8810 Device Spec.pdf 的p102页表5-1 SC8810重启之后的内存地址映射表中指明了
0x80000000~0x8fffffff 为外设地址空间，其中0x82000480为GPIO(模拟控制功能段)的基地址（在0x820005ff结束）； 0x8A000000为剩下的一段 GPIO的基地址。GPIO所有的基地址请参考：6.8.4节P507页内容

kernel/arch/arm/mach-sc8810/include/mach/regs_adi.h
./mach-sc8810/include/mach/hardware.h 中定义了硬件物理地址和虚拟地址的映射关系，及硬件地址相关的宏
特别重要的一个宏是 #define SPRD_MISC_BASE          0xE0037000，其他很多宏都是在这个宏的基础上进行偏移的。
/* GPIO */
#define SPRD_GPIO_BASE           0xE0031000 //虚拟地址
#define SPRD_GPIO_PHYS           0x8a000000 //物理地址
#define SPRD_GPIO_SIZE           SZ_4K

/* registers for watchdog ,RTC, touch panel, aux adc, analog die... */
#define SPRD_MISC_BASE          0xE0037000 //MISC类模块的虚拟地址
#define SPRD_MISC_PHYS          0x82000000 //MISC类模块的物理地址
#define SPRD_MISC_SIZE          SZ_4K    //那么物理地址到虚拟地址的偏移为：
                                        //0xE0037000-0x82000000 =0x5E037000
                                        //正好是 __adi_phy_to_virt 的转换偏移；

./mach-sc8810/include/mach/regs_adi.h: #define SPRD_ADI_BASE SPRD_MISC_BASE//0xE0037000
./mach-sc8810/include/mach/regs_adi.h: #define ADI_BASE SPRD_ADI_BASE //0x82000000
./mach-sc8810/include/mach/regs_gpio.h: #define GPIO_BASE SPRD_GPIO_BASE

./mach-sc8810/include/mach/board.h
定义了gpio的某些struct和一些全局变量（ int sprd_3rdparty_gpio_tp_rst; int sprd_3rdparty_gpio_tp_irq; ）

./mach-sc8810/include/mach/board.h :
/* platform device data structures */
struct sprd_platform_data
{
  void (*panel_power)(int on);
  unsigned has_vsync_irq:1;
};
//这个是gpio_cfg.c文件中用到的结构，定义了一个gpio_initdata结构数组。
struct gpio_initdata {
  int* gpio;
  int io;
};

kernel/arch/arm/mach-sc8810/gpio.c
gpio各种操作函数的定义

mach-sc8810/include/mach/gpio.h
//定义了一些GPIO相关的宏，比如gpio号的最大值、最小值

#include <linux/init.h>

#define GPIO_MIN_PIN_NUM 16
#define GPIO_MAX_PIN_NUM (205 + 16)
//定义充电探测口
#define CHARGER_DETECT_GPIO 162
//定义USB的口
#define USB_DM_GPIO 145
#define USB_DP_GPIO 146

#define ARCH_NR_GPIOS GPIO_MAX_PIN_NUM// TODO: steve.zhan
//特别注意：这里定义了 gpio_get_value等函数，linux内核也有这个函数的实现（貌似加入了BUG_ON的宏）。kernel/include/asm-generic/gpio.h
#define gpio_get_value __gpio_get_value
#define gpio_set_value __gpio_set_value
#define gpio_to_irq __gpio_to_irq

定义各种操作的宏
#define GPIO_DEFAUT_HIGH        (1 << 31)
#define GPIO_DEFAUT_LOW         (0 << 31)
#define GPIO_DIRECTION_OUTPUT   (1 << 30)
#define GPIO_DIRECTION_INPUT        (1 << 29)
#define GPIO_LOGIC_TRUE         (1<< 28)
#define GPIO_LOGIC_FALSE            (0 << 28)

#define GPIO_INDEX_MAX (0xffff)

extern __must_check int sprd_alloc_gpio_irq(unsigned gpio);
extern int irq_to_gpio(unsigned long irq);
extern void sprd_free_gpio_irq(int irq);
#include <asm-generic/gpio.h>

extern void __init sprd_gpio_init(void);

//-----------------

kernel/arch/arm/mach-sc8810/gpio_phy.h 中的 __get_base_addr 函数说明：

#define NR_D_DIE_GPIOS 147

static __inline u32 __get_base_addr (u32 gpio_id)
{
  if (gpio_id > NR_D_DIE_GPIOS) //148~159保留
  {
   if (gpio_id < 176 + 16) //手册上（176+16）号gpio之前的基地址都是0x80的step，
    return __adi_phy_to_virt(0x82000480);//GPIO(模拟控制)的基地址；另外还有小于这个区段的GPIO号的基地址是0x8A000000;
   return __adi_phy_to_virt(0x820004c0);//超过192号GPIO其基地址就是0x820004c0，中间没有步进0x80
  }

return ((gpio_id>>4) -1) * 0x80 + (u32) GPIO_BASE;//<=147号的GPIO口的基地址//GPIO_BASE:0xE0031000;
//可以假定,0x8a0000000 的虚拟地址是 0xE0031000,
//那么虚拟地址到物理地址的偏移是：0x56031000 ,
//这个值与 __adi_phy_to_virt 这个宏转换机制不一样。难道这段GPIO是用的另外一个偏移来映射的？
}

//********ldo-SIM相关的引脚寄存器地址*********\\

--------reference-start：
/*
     /* registers for watchdog ,RTC, touch panel, aux adc, analog die... */
#define SPRD_MISC_BASE          0xE0037000 // 虚拟地址；
#define SPRD_MISC_PHYS          0x82000000 // 物理地址；
#define SPRD_MISC_SIZE          SZ_4K   //映射区域大小；
*/
--reference-end--------;

//Analog die register define            for 8810 fixed begin
#define         SPRD_ANA_BASE   (SPRD_MISC_BASE + 0x600)
#define   ANA_REG_BASE         SPRD_ANA_BASE   // 0x82000600

#define   ANA_AGEN              (ANA_REG_BASE + 0x00)
#define   ANA_MODULE_ARM_RST    (ANA_REG_BASE + 0x04)
#define   ANA_LDO_PD_SET        (ANA_REG_BASE+ 0x08)
#define   ANA_LDO_PD_RST        (ANA_REG_BASE + 0x0C)
#define   ANA_LDO_PD_CTL0        (ANA_REG_BASE + 0x10)
#define   ANA_LDO_PD_CTL1        (ANA_REG_BASE + 0x14) //(0xE0037000 +0x600)+0x14 = 0xE0037614(虚拟地址)
              //对应的物理地址是0x82000000 +0x600 + 0x14
#define   ANA_LDO_VCTL0         (ANA_REG_BASE + 0x18)
#define   ANA_LDO_VCTL1         (ANA_REG_BASE + 0x1C)
#define   ANA_LDO_VCTL2         (ANA_REG_BASE + 0x20)
#define   ANA_LDO_VCTL3         (ANA_REG_BASE + 0x24)
#define   ANA_LDO_VCTL4         (ANA_REG_BASE + 0x28)
#define   ANA_LDO_SLP0           (ANA_REG_BASE + 0x2C)
#define   ANA_LDO_SLP1           (ANA_REG_BASE + 0x30)
#define   ANA_LDO_SLP2           (ANA_REG_BASE + 0x34)
#define   ANA_DCDC_CTRL             (ANA_REG_BASE + 0x38)
#define   ANA_DCDC_CTRL_DS           (ANA_REG_BASE + 0x3C)
#define   ANA_DCDC_CTRL_CAL           (ANA_REG_BASE + 0x40)
#define   ANA_DCDCARM_CTRL            (ANA_REG_BASE + 0x44)
#define   ANA_DCDCARM_CTRL_CAL      (ANA_REG_BASE + 0x48)
#define   ANA_PLL_CTRL         (ANA_REG_BASE + 0x4C)
#define   ANA_APLLMN               (ANA_REG_BASE + 0x50)
#define   ANA_APLLWAIT         (ANA_REG_BASE + 0x54)
#define   ANA_RTC_CTRL         (ANA_REG_BASE + 0x58)
#define   ANA_TRF_CTRL          (ANA_REG_BASE + 0x5C)
#define   ANA_CHGR_CTRL0         (ANA_REG_BASE + 0X60)
#define   ANA_CHGR_CTRL1          (ANA_REG_BASE + 0X64)
#define   ANA_LED_CTRL          (ANA_REG_BASE + 0X68)
#define   ANA_VIBRATOR_CTRL0          (ANA_REG_BASE + 0X6C)
#define   ANA_VIBRATOR_CTRL1          (ANA_REG_BASE + 0X70)
#define   ANA_AUDIO_CTRL          (ANA_REG_BASE + 0X74)
#define   ANA_AUDIO_PA_CTRL0                   (ANA_REG_BASE + 0X78)
#define   ANA_AUDIO_PA_CTRL1          (ANA_REG_BASE + 0X7C)
#define   ANA_MIXED_CTRL          (ANA_REG_BASE + 0X80)
#define   ANA_STATUS          (ANA_REG_BASE + 0X84)
#define   ANA_RST_STATUS          (ANA_REG_BASE + 0X88)
#define   ANA_MCU_WR_PROT          (ANA_REG_BASE + 0X8C)
#define   ANA_VIBR_WR_PROT          (ANA_REG_BASE + 0X90)
#define   ANA_INT_CPI_DEBUG          (ANA_REG_BASE + 0X94)
#define   ANA_HWRST_RTC          (ANA_REG_BASE + 0X98)
#define   ANA_IF_SPR_CTRL          (ANA_REG_BASE + 0X9C)
#define   ANA_CHIP_ID_LOW          (ANA_REG_BASE + 0XF8)
#define   ANA_CHIP_ID_HIGH          (ANA_REG_BASE + 0XFC)