NXP i.MX8系列平台开发讲解 - 3.7 Linux 之GPIO子系统

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已于 2024-05-31 14:08:47 修改 · 1.2k 阅读

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#软件工程 #驱动开发 #linux #c语言 #嵌入式硬件

于 2024-03-13 22:00:00 首次发布

1. GPIO 子系统简介

2. GPIO子系统的作用与Pinctrl关系

本文实操是基于Android11 系统下i.MX8MQ环境下：

cpu: i.mx8mq
OS：Android 11
Kernel version：kernel 5.4

Linux GPIO子系统是Linux内核中的一个子系统，用于管理通用输入输出（GPIO）引脚。GPIO引脚是一种通用的数字引脚，可以在运行时被配置为输入或输出，用于连接各种外部设备和传感器。

1. GPIO 子系统简介

GPIO 代表通用输入/输出，是嵌入式 Linux 系统中最常用的外设之一。在内部，Linux 内核通过生产者/消费者模型实现对 GPIO 的访问。有生成 GPIO 线路的驱动程序（GPIO 控制器驱动程序）和使用 GPIO 线路的驱动程序（键盘、触摸屏、传感器等）。

为了管理 GPIO 注册和分配，Linux 内核中有一个名为 gpiolib 的框架。此框架为内核空间和用户空间应用程序中运行的设备驱动程序提供 API。

根据上图，系统的最底层是 GPIO 控制器，其驱动是与硬件相关的模块。主要功能是调用 GPIO 库提供的注册接口。而 GPIO 库则是一个与硬件无关的模块，专门用于管理 GPIO 控制器的注册和注销。对于用户层而言，只需要操作相关文件即可，无需关注底层的具体细节。这种设计让用户能够更方便地进行 GPIO 控制，而无需深入了解底层硬件的相关内容。

2. GPIO子系统的作用与Pinctrl关系

GPIO子系统是用于去管理控制GPIO，能有一套统一的接口设备去管理，大大降低了开发的困难，增加了方便。

2.1. GPIO子系统作用

外设控制：通过配置 GPIO 引脚为输出，用户可以轻松地控制外部设备，如 LED、蜂鸣器、继电器等。
传感器接口：GPIO 子系统允许配置 GPIO 引脚为输入，从而可以读取外部传感器的状态，实现与传感器的通信和数据采集。
简化开发：GPIO 子系统提供了一个简单且统一的接口，使得开发者可以更容易地与 GPIO 引脚进行交互，而无需编写底层驱动程序。
平台移植性：GPIO 子系统的抽象层次使得 Linux 内核可以在不同硬件平台上运行，而无需对 GPIO 控制器进行特定的适配。

2.2 GPIO与Pinctrl关系

GPIO子系统是对GPIO进行初始化设置，并且提供一些操作的接口，比如设置输入输出，读取GPIO的状态等等，但是在最这些操作之前都需要使用到pinctrl子系统对GPIO进行一系列的秒速设置PIN的复用还有电器属性，就比如对PIn设置为什么功能GPIO

总体来说就是，在pinctrl子系统定义在gpio之前就需要操作完毕。

3. GPIO子系统的实现

GPIO子系统实现需要的主要代码：


./drivers/gpio/gpiolib-cdev.c //GPIO 控制器字符设备接口的实现
./drivers/gpio/gpiolib-devres.c  //GPIO 控制器设备资源管理
./drivers/gpio/gpiolib-legacy.c //旧版本gpio 兼容
./drivers/gpio/gpiolib-sysfs.c  //支持文件系统操作
./drivers/gpio/gpiolib.c  //gpio 子系统核心实现
./drivers/gpio/gpiolib-of.c // 设备树支持

//i.MX8MQ 支持的gpio
./drivers/gpio/gpio-mxc.c