Linux之pinctrl subsystem

概述：

在各个平台（cpu厂商）上，都会用很多pin用于和外设通讯，同一个pin也会有多种功能，如同一个pin具有gpio,spi,uart,I2C等功能，这些功能会根据需求切换，以及在不同功能下都会上下拉，驱动能力，电压域的配置。linux为管理这些pin,就设计出了pinctrl subsystem来解决这类问题。当然，也可以不用pinctrl来管理，平台厂商如果不用，就会自己设计接口来管理，这种情况就具体看了。

pinctrl subsystem的结构：

个人理解，在linux提供给驱动用的subsystem基本上都是：

• 外设驱动开发接口
• 平台（cpu）开发接口
• pinctrl core

本文将按照这三个部分，来讲述pinctrl subsystem。

pinctrl core:

• pinctrl core目的（效果，作用）：
  驱动开发者，在开发外设驱动时，将外部设备与主控连接的pin配置需要的功能时，只需要简单的提供设备的struct device和功能的名字，这两个信息就可以设置到需要的功能。

• 为实现目的，设计三个结构体为核心(drivers\pinctrl\core.h)：
  struct pinctrl_dev;
  struct pinctrl_map;
  struct pinctrl;
  同时也定义了这三个结构体链表，方便管理和查询pinctrldev_list,pinctrl_maps,pinctrl_list(定义都在drivers\pinctrl\core.c)
  (1)首先，平台厂商通过pinctrl_register()注册struct pinctrl_dev到core,
  struct pinctrl_dev *pinctrl_register(struct pinctrl_desc *pctldesc,struct device *dev, void *driver_data)
  重点就在构建struct pinctrl_desc 和driver_data.
  (2)一般在驱动开发中，都是通过platform注册，在probe前会调用在drivers\base\dd.c里面函数really_preboe()，在这个函数里面，又会调用pinctrl_bind_pins(),这个函数就会为struct device创建pins成员，如果device中of_node(dts中节点)指向的dts节点中，有：

    pinctrl-names = "default","gpio";
    pinctrl-0 = <0xb8 0xb9>;
    pinctrl-1 = <0xba>;

则根据phandle值，建立struct pinctrl_map,这样，设备device的pins(struct pinctrl)通过pinctrl_map与pinctrl_dev联系起来，达到了通过device查询到pinctrl_dev里面pin的配置。改变pin属性配置，就变成了只需要修改dts里面设备节点phandle的值了。

外设驱动开发接口：

平台提供商在releas的code里面，如果用pinctrl来管理pin，那么一般都会做好cpu的pin资源与pinctrl subsystem的对接。那剩下给外设驱动开发，配置某个pin成需要的功能，就非常简单了。主要用下面两个函数即可，用下面的函数需要在驱动模块里面包含如下头文件：

#include <linux/pinctrl/consumer.h>

函数：

struct pinctrl_state *pinctrl_lookup_state(struct pinctrl *p,
                         const char *name)；
int pinctrl_select_state(struct pinctrl *p, struct pinctrl_state *state)

用法：

1. 首先用pinctrl_lookup_state()查询是否有name指定的功能，如果有返回pinctrl_state这个结构体的指针，没有返回负数。
2. 然后用pinctrl_select_state()切换pin到需要的功能。

例子：

struct device dev;
struct pinctrl_state *pinfunc;
pinfunc = pinctrl_lookup_state(dev.pins->p,"gpio");
if(IS_ERR(pinfunc))
    return -1;//error
if(pinctrl_select_state(dev.pins->p,pinfunc))
    return -1;//error
return 0; 

在dts中查看pin可以配置那些功能：
一般情况，为了描述CPU可控制pin的情况，会在dts中创建一个pinctrl node,如下：

pinctrl@ff770000{
...
...
    gpi08_i2c1{
        i2c1-sda{
            rockchip,pins = <0x8a41>;//具体哪个pin和pin配置成什么功能，这里是i2c的sda
            rockchip,pull = <0x4>;//I2C功能，pin上下拉配置要求
            rockchip,drive = <0x0>;//pin的驱动能力
            linux,phandle = <0xb8>;//此配置的编号，这个值在dts中是唯一的（老版本写法，为了兼容）
            phandle = <0xb8>;//和linux,phandle是一样的，此处是新版本，
        };
        i2c1-scl{
            rockchip,pins = <0x8a51>;
            rockchip,pull = <0x4>;
            rockchip,drive = <0x0>;
            linux,phandle = <0xb9>;
            phandle = <0xb9>;
        };
        i2c1-gpio{
            rockchip,pins = <0x8a40>;
            rockchip,drive = <0x0>;
            linux,phandle = <0xba>;
            phandle = <0xba>;
        };
    };
};
...
...

下面是配置成I2C功能，需要指定pin配置：

i2c@ff140000{
...
...
pinctrl-names = "default","gpio";//这个节点提供了两种功能default和gpio
pinctrl-0 = <0xb8 0xb9>;//对应default功能（i2c），pin配置采用上面"phandle = <0xb8>"和"phandle = <0xb9>"所在节点（dts节点）属性配置
pinctrl-1 = <0xba>;//对应gpio,pin配置采用“phandle = <0xba>”所在节点（dts节点）属性配置
...
...
};

回到下面这行代码，就很清楚了：
pinfunc = pinctrl_lookup_state(dev.pins->p,”gpio”);

待续……