rk3568 | 瑞芯微平台GPIO引脚驱动编写

最近在玩瑞芯微平台的产品,移植了几个设备的驱动,遇到了一些问题,总结后发现大部分问题都出在了GPIO配置的问题上,写下本篇文章,用来分享一下调试的心得。

0、前言

本文基于rk3568平台。

要查看rk3568 GPIO分组及地址信息,需要查看TRM手册,下载地址:

http://opensource.rock-chips.com

也可以公-众-号后台回复:rxw 可获取更丰富的资料。

一、RXW-GPIO介绍

GPIO(General Purpose Input/Output Port):通用输入输出端口。

除作为一般的输入/输出功能外,还可以配置为中断和模拟UART、CAN、PWM、I2C、SDMMC、CLK等功能。

1. GPIO分组

一共有5组GPIO(GPIO0~4),每组GPIO为一个Bank,共32个引脚。 每个Bank包括4个 **Group (GPIOA(0~7) ~ D( 0~7)) **。 RK3568共160个GPIO引脚。

GRF(General Register Files)做了分组,

 PMU_GRF, used for always on logic control CPU_GRF, used for always on system DDR_GRF, used for DDR system PIPE_GRF, used for pipe interface controller, SYS_GRF, used for general system PIPEPHY_GRF,used for pipe interface phy USBPHY_U3_GRF,used for usb3 phy USBPHY_U2_GRF,used for usb2 phy EDP_PHY_GRF,used for eDP PHY control PCIEPHY_GRF,used for pcie3.0 phy USB_GRF,used for usb2 host controller

要查找GPIO对应的配置寄存器地址,必须知道他属于哪个分组:

2. GPIO引脚号计算方式:

pins = 32*bank_num + 8*group + xbank_num : 0 ~ 4,对应GPIO 0~4group    : 0 ~ 3,对应GPIO A~D

例如GPIO2 A2:

GPIO2_A2 = 32*2 + 8*0 + 2 = 66

由上图可得:

  • gpio0 bank属于PMU分组, 基地址:0xFDC20000
  • gpio0~4 bank 属于SYS分组,基地址:0xFDC60000
  • GPIO0 bank控制pin0~31
  • GPIO1 bank控制pin32~63
  • GPIO2 bank控制pin64~95
  • GPIO3 bank控制pin96~127
  • GPIO4 bank控制pin128~159

通过上图,很方便查找到对应的GPIO引脚号以及IOMUX control寄存器地址。 一口君还画了下面这个图,大家根据自己喜好,看看哪一个比较好:

3. sys文件查看pin与gpio号之间映射

也可以用debugfs来查看pin与gpio号之间映射关系

rk3568_r:/sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl-rockchip-pinctrl # cat pinscat pinsregistered pins: 160## GPIO 0_*包括的GPIOpin 0 (gpio0-0)pin 1 (gpio0-1)pin 2 (gpio0-2)pin 3 (gpio0-3)pin 4 (gpio0-4)pin 5 (gpio0-5)pin 6 (gpio0-6)pin 7 (gpio0-7)pin 8 (gpio0-8)……## GPIO 1_*包括的GPIOpin 32 (gpio1-0)pin 33 (gpio1-1)pin 34 (gpio1-2)pin 35 (gpio1-3)pin 36 (gpio1-4)pin 37 (gpio1-5)pin 38 (gpio1-6)pin 39 (gpio1-7)pin 40 (gpio1-8)……## GPIO 2_*包括的GPIOpin 64 (gpio2-0)pin 65 (gpio2-1)pin 66 (gpio2-2)pin 67 (gpio2-3)pin 68 (gpio2-4)pin 69 (gpio2-5)pin 70 (gpio2-6)pin 71 (gpio2-7)pin 72 (gpio2-8)……## GPIO 3_*包括的GPIOpin 96 (gpio3-0)pin 97 (gpio3-1)pin 98 (gpio3-2)pin 99 (gpio3-3)pin 100 (gpio3-4)pin 101 (gpio3-5)pin 102 (gpio3-6)pin 103 (gpio3-7)pin 104 (gpio3-8)……## GPIO 2_*包括的GPIOpin 128 (gpio4-0)pin 129 (gpio4-1)pin 130 (gpio4-2)pin 131 (gpio4-3)pin 132 (gpio4-4)pin 133 (gpio4-5)pin 134 (gpio4-6)pin 135 (gpio4-7)pin 136 (gpio4-8)……pin 159 (gpio4-31)

二、rk3568GPIO控制器驱动

1. gpio相关api

Linux内核GPIO主要实现文件:

drivers/gpio/gpiolib.c         ## 新版API,基于描述符(descriptor-based)drivers/gpio/gpiolib-legacy.c  ## 旧APIinclude/linux/gpio.h

GPIO子系统有两套API:

    1. 基于描述符(descriptor-based)

前缀为:

gpiod_

参考:

Documentation/gpio/consumer.txt
    1. 老版本接口(legacy)

前缀为:

gpio_

参考:

Documentation/gpio/gpio-legacy.txt

API对比:

功能 新版本接口 老版本接口 获取GPIO gpiod_get() gpio_request() 释放GPIO gpiod_put() gpio_free() 设置GPIO输入 gpiod_direction_input() gpio_direction_input() 设置GPIO输出 gpiod_direction_output() gpio_direction_output() 获取方向 gpiod_get_direction() gpio_get_direction( ) 获取输入值 gpiod_get_value() gpio_get_value() 设置输出值 gpiod_set_value() gpio_set_value()

2. rk3568 GPIO控制器驱动

GPIO控制器驱动实现文件:

drivers/pinctrl/pinctrl-rockchip.c

gpio涉及主要函数:

 kernel/drivers/gpio/gpio-rockchip.c

三、gpio驱动编写实例

下面以实际项目中的一个应用为例来讲解,如何在一个项目中增加一个控制GPIO的逻辑,一看就会。

0. 应用场景:

触摸屏GT1X,触摸屏的设备树和驱动官方均已提供,硬件信息比如INT、RST、I2C按照实例填写即可。

&i2c1 { status = "okay"; gt1x: gt1x@14 {  compatible = "goodix,gt1x";  reg = <0x14>;  interrupt-parent = <&gpio0>;  interrupts = <RK_PD5 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;     pinctrl-names = "default";  pinctrl-0 = <&touch_gpio>;  goodix,rst-gpio = <&gpio0 RK_PB6 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  goodix,irq-gpio = <&gpio0 RK_PB5 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>; }; };【pinctrl信息】&pinctrl {………… touch {  touch_gpio: touch-gpio {   rockchip,pins =    <0 RK_PB5 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>,    <0 RK_PB6 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>,  }; };…………};

但是实际应用中,因为硬件设计需要,有一路点供电引脚AVDD需要由gpio2 A2来提供,

下面我们介绍一下如何再已有的设备树、驱动基础上添加这个GPIO的功能。

1. 设备树

首先我们需要添加该引脚的设备树信息,

gt1x: gt1x@14 { ……  goodix,ana-gpio = <&gpio2 RK_PA2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  ……}&pinctrl {………… touch {  touch_gpio: touch-gpio {   rockchip,pins =    <0 RK_PB5 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>,    <0 RK_PB6 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>,    <2 RK_PA2 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;  }; };…………};

其中添加的设备树节点含义如下:
<2 RK_PA2 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;2   RK_PA2     : 表示gpio2 PA2,RK_FUNC_GPIO   : IOMUX,即要设置的该引脚的功能pcfg_pull_none :表示采用默认的驱动强度

RK_PA2、RK_FUNC_GPIO 定义位于:

[include/dt-bindings/pinctrl/rockchip.h]#define RK_GPIO0 0#define RK_GPIO1 1#define RK_GPIO2 2#define RK_GPIO3 3#define RK_GPIO4 4#define RK_GPIO6 6#define RK_PA0  0#define RK_PA1  1#define RK_PA2  2#define RK_PA3  3#define RK_PA4  4……………………#define RK_PD6  30#define RK_PD7  31#define RK_FUNC_GPIO 0#define RK_FUNC_0 0#define RK_FUNC_1 1#define RK_FUNC_2 2#define RK_FUNC_3 3……………………#define RK_FUNC_15 15

pcfg_pull_none 定义位于:

[arch/arm64/boot/dts/rockchip/rockchip-pinconf.dtsi]&pinctrl { …………………… /omit-if-no-ref/ pcfg_pull_none: pcfg-pull-none {  bias-disable; }; /omit-if-no-ref/ pcfg_pull_none_drv_level_0: pcfg-pull-none-drv-level-0 {  bias-disable;  drive-strength = <0>; }; /omit-if-no-ref/ pcfg_pull_none_drv_level_1: pcfg-pull-none-drv-level-1 {  bias-disable;  drive-strength = <1>; }; …………………… };

如果gpio的驱动强度不够,可以修改对应属性。

2. 驱动代码编写

我们把所有GPIO操作相关代码抽取出来如下:

  1. 定义
int gt1x_ana_gpio;#define GTP_ANA_PORT gt1x_ana_gpio
  1. 注册
 ret = gpio_request(GTP_ANA_PORT, "GTP_ANA_PORT"); if (ret < 0) {  GTP_ERROR("Failed to request GPIO:%d, ERRNO:%d", (s32) GTP_ANA_PORT, ret);  return ret; }
控制电平
拉高:gpio_direction_output(GTP_ANA_PORT, 1);拉低:gpio_direction_output(GTP_ANA_PORT, 0);   
释放
  if (gpio_is_valid(gt1x_ana_gpio))   gpio_free(gt1x_ana_gpio);

3. 添加到触摸屏GT1X驱动中

关于触摸屏驱动,一口君后面会写相应的文章来给大家详细讲解。

下面讲解一下,我是如何将GPIO的操作移植到gt1x驱动中的。

瑞芯微的sdk已经包含了触摸屏驱动:

drivers/input/touchscreen/gt1x/├── gt1x.c├── gt1x_cfg.h├── gt1x_extents.c├── gt1x_firmware.h├── gt1x_generic.c├── gt1x_generic.h├── gt1x.h├── gt1x_tools.c├── gt1x_update.c├── GT5688_Config_20170713_1080_1920.cfg└── Makefile0 directories, 11 files
    1. 增加该GPIO变量定义
[drivers/input/touchscreen/gt1x/gt1x.h]#define GTP_ANA_PORT gt1x_ana_gpio
[drivers/input/touchscreen/gt1x/gt1x.c]int gt1x_ana_gpio;
    1. 设备解析函数gt1x_parse_dt(),添加解析该引脚的代码
[drivers/input/touchscreen/gt1x/gt1x.c]302 static int gt1x_parse_dt(struct device *dev) 303 {  …………325  gt1x_ana_gpio = of_get_named_gpio(np, "goodix,ana-gpio", 0);326 + if (!gpio_is_valid(gt1x_int_gpio) || !gpio_is_valid(gt1x_rst_gpio) || !gpio_is_valid(gt1x_ana_gpio)) {327 +  GTP_ERROR("Invalid GPIO, irq-gpio:%d, rst-gpio:%d,ana_gpio:%d",328 +   gt1x_int_gpio, gt1x_rst_gpio,gt1x_ana_gpio);329   return -EINVAL;330  }331 +    printk("gt1x gpio int=%d rst=%d ana=%d\n",gt1x_int_gpio,gt1x_rst_gpio,gt1x_ana_gpio);………………} 
    1. 在函数gt1x_request_io_port()中增加申请申请该GPIO资源的代码
400 static s32 gt1x_request_io_port(void)401 {402     s32 ret = 0;…………………………421     GTP_GPIO_AS_INPUT(GTP_RST_PORT);+ ret = gpio_request(GTP_ANA_PORT, "GTP_ANA_PORT");+ if (ret < 0) {+  GTP_ERROR("Failed to request GPIO:%d, ERRNO:%d", (s32) GTP_ANA_PORT, ret);+  gpio_free(GTP_INT_PORT);+  gpio_free(GTP_RST_PORT);+  return ret;+ }422     return 0;423 }
在释放GPIO和中断的函数gt1x_remove_gpio_and_power()释放该gpio资源
384 static void gt1x_remove_gpio_and_power(void)385 {386     if (gpio_is_valid(gt1x_int_gpio))387         gpio_free(gt1x_int_gpio);388 389     if (gpio_is_valid(gt1x_rst_gpio))390         gpio_free(gt1x_rst_gpio);391 +  if (gpio_is_valid(gt1x_ana_gpio))+   gpio_free(gt1x_ana_gpio);392     if (gt1x_i2c_client && gt1x_i2c_client->irq)393         free_irq(gt1x_i2c_client->irq, gt1x_i2c_client);394 }
    1. 在什么位置控制该GPIO?

触摸屏上电时序图:

由上图可知,上电的时候,必须首先把AVDD拉高,然后才能继续后续的操作。

之前的驱动是借用系统的电,但是本例是用GPIO来提供这个电。

触摸屏驱动已经写好了相应的架构,AVDD上电/关闭均封装到了函数gt1x_power_switch(),

系统上电初始化会调用该函数,

s32 gt1x_init(void)/* power on */ gt1x_power_switch(SWITCH_ON);}

同时当屏幕息屏的时候pm子系统会通过对应的回调函数,调用休眠函数gt1x_pm_suspend(),唤醒屏幕会调用gt1x_pm_resume(),

static const struct dev_pm_ops gt1x_ts_pm_ops = { .suspend = gt1x_pm_suspend, .resume = gt1x_pm_resume,};

他们也会在何时的实际调用gt1x_power_switch(),

我们只需要在该函数中加上GPIO拉高、拉低的操作即可。

365 int gt1x_power_switch(int on)366 {367     int ret;368     struct i2c_client *client = gt1x_i2c_client;369 370    // if (!client || !vdd_ana)  注释掉371     //    return -1;372 373     if (on) {374         GTP_DEBUG("GTP power on.");375        // ret = regulator_enable(vdd_ana);注释掉 +          GTP_GPIO_OUTPUT(GTP_ANA_PORT, 1);      376     } else {377         GTP_DEBUG("GTP power off.");378        // ret = regulator_disable(vdd_ana);注释掉+           GTP_GPIO_OUTPUT(GTP_ANA_PORT, 0);379     }380     return ret;381 }382 #endif   
此外 ,原有的供电代码都需要删除。
298 //static struct regulator *vdd_ana; 331 #if 0332     vdd_ana = devm_regulator_get_optional(dev, "vdd_ana");333     if (PTR_ERR(vdd_ana) == -ENODEV) {334         GTP_ERROR("vdd_ana not specified, fallback to power-supply");335         vdd_ana = devm_regulator_get_optional(dev, "power");336         if (PTR_ERR(vdd_ana) == -ENODEV) {337             GTP_ERROR("power not specified, ignore power ctrl");338             vdd_ana = NULL;339         }340     }341     if (IS_ERR(vdd_ana)) {342         GTP_ERROR("regulator get of vdd_ana/power-supply failed");                                343         return PTR_ERR(vdd_ana);344     }345 #endif

四、 查看已经申请了的GPIO

系统启动后,可以通过debugfs查看GPIO分配情况

rk3568_r:/sys/kernel/debug # cat gpio                                               cat gpio                                                                            gpiochip0: GPIOs 0-31, parent: platform/fdd60000.gpio, gpio0:                        gpio-5   (                    |vcc5v0_otg          ) out lo                         gpio-6   (                    |vcc5v0_host         ) out hi                         gpio-13  (                    |GTP_INT_IRQ         ) in  hi                         gpio-14  (                    |GTP_RST_PORT        ) out hi                         gpio-16  (                    |work                ) out lo                         gpio-17  (                    |vcc_camera          ) out hi                         gpio-18  (                    |hpd                 ) in  lo                        ……………………gpiochip1: GPIOs 32-63, parent: platform/fe740000.gpio, gpio1:                                                                                                          gpiochip2: GPIOs 64-95, parent: platform/fe750000.gpio, gpio2:                       gpio-66  (                    |GTP_ANA_PORT        ) out lo                         gpio-73  (                    |bt_default_rts      ) in  hi                         gpio-89  (                    |mdio-reset          ) out hi                         gpio-91  (                    |mdio-reset          ) out hi                         gpio-94  (                    |reset               ) out lo                                                                                          ……………………

可以看到设备树中的3个GPIO信息:

 gpio-13  (                    |GTP_INT_IRQ         ) in  hi                         gpio-14  (                    |GTP_RST_PORT        ) out hi   gpio-66  (                    |GTP_ANA_PORT        ) out lo            

如果debugfs没有挂在,使用下面命令挂载

mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

五、总结

实际上,GPIO编写还是很简单的,驱动不论多复杂,最终都还是由这些基本的函数来实现的,

这是因为在开发一个新的产品的时候,sdk中很多硬件的配置信息,往往是厂家自己出厂的一个demo板子的硬件信息,

而很多GPIO功能的配置可能和我们实际需求有差异,

经常出现某个设备的GPIO配置了,但是工作却不正常的情况发生,

烟瘾就是iomux并不是自己所需要的功能,

下一篇,给大家详细讲解,如何定位GPIO复用的问题。

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