Linux中编写GPIO驱动

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前言

GPIO是嵌入式开发中常用的一个模块，Linux下的任何外设驱动，最终目的都是要配置相应的硬件寄存器。在Linux中，不管是内核空间代码，还是用户空间代码，访问的都是虚拟地址。
gpio子系统是Linux内核中用于管理GPIO资源的一套系统，提供了很多GPIO相关的API接口，虽然方便驱动开发者使用，但最终还是得操作寄存器；在使用此系统前，需要向内核注册这一套操作的方法。
pinctrl子系统通常用于管理SoC中各PIN脚的复用功能和电气特性。对于 ZYNQ MPSoC 来说，使用了 vivado 图形化完成了对 PIN 的配置并在 fsbl 阶段将
配置信息写入了硬件寄存器中，所以不需要在内核阶段进行配置。

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一、MMU是什么？

开始前我们要了解什么是MMU。Linux中一个重要的部分就是MMU（内存管理单元），其作用是将虚拟空间映射到物理空间，让我们可以方便的操作各个硬件。像一般32位的系统，虚拟地址范围即为2^32=4GB。这样我们就可以通过程序中的虚拟地址对硬件进行操作。

二、操作GPIO

内核中操作GPIO有两种方法，一种是比较硬核的不使用linux为我们提供的标准GPIO接口，还有一种就是用标准接口，下面来说明这两种方式。

1.不使用GPIO标准接口

既然不用标准接口，我们就只能通过看数据手册，查找对应寄存器的地址和各bit对应功能，映射地址的方式操作对应的物理设备，主要用到的接口有：

将一个IO地址空间映射到内核的虚拟地址空间
#define ioremap(phys_addr,size) __arm_ioremap((phys_addr), (size), MT_DEVICE)
void __iomem *__ioremap(unsigned long phys_addr, size_t size, unsigned long flags);
phys_addr：物理起始地址
size：映射内存空间大小
返回虚拟地址首地址

释放映射：
void iounmap (volatile void __iomem *addr);
addr：虚拟地址首地址

读操作：
u8 readb(const volatile void __iomem *addr);	8bit
u16 readw(const volatile void __iomem *addr);	16bit
u32 readl(const volatile void __iomem *addr);	32bit

写操作：
void writeb(u8 value, volatile void __iomem *addr);
void writew(u16 value, volatile void __iomem *addr);
void writel(u32 value, volatile void __iomem *addr);

例子：
假设有个GPIO口控制LED灯的开关，寄存器地址为0x3000001C，第12bit为0时gpio拉低，1时拉高。
#define GPIO_LED_REG ((unsigned int)0x3000001C)

unsigned int *addr = (unsigned int *)ioremap(GPIO_LED_REG,4);