Linux Pin Control 子系統

Pin Control Subsystem是Linux內核抽象出的一套用於控制硬件引腳的一套子系統。

一、源文件列表

源碼位於linux/drivers/pinctrl目錄下，源文件列表以下：

文件名	描述
core.c core.h	pin control subsystem的core driver
pinctrl-utils.c pinctrl-utils.h	pin control subsystem的一些utility接口函數
pinmux.c pinmux.h	pin control subsystem的core driver(pin muxing部分的代碼，也稱爲pinmux driver)
pinconf.c pinconf.h	pin control subsystem的core driver(pin config部分的代碼，也稱爲pin config driver)
devicetree.c devicetree.h	pin control subsystem的device tree代碼
pinctrl-xxxx.c	各類pin controller的low level driver。

在pin controller driver文檔中 ，咱們以2416的pin controller爲例，描述了一個具體的low level的driver，這個driver涉及的文件包括pinctrl-samsung.c，pinctrl-samsung.h和pinctrl-s3c24xx.c，具體位於ux/drivers/pinctrl/samsung目錄。

二、和其餘內核模塊接口頭文件

不少內核的其餘模塊須要用到pin control subsystem的服務，這些頭文件就定義了pin control subsystem的外部接口以及相關的數據結構。咱們整理linux/include/linux/pinctrl目錄下pin control subsystem的外部接口頭文件列表以下（在4.1內核中已經找不到如下文件）：

文件名	描述
consumer.h	其餘的driver要使用pin control subsystem的下列接口：  a、設置引腳複用功能  b、配置引腳的電氣特性  這時候須要include這個頭文件
devinfo.h	這是for linux內核的驅動模型模塊（driver model）使用的接口。struct device中包括了一個struct dev_pin_info    *pins的成員，這個成員描述了該設備的引腳的初始狀態信息，在probe以前，driver model中的core driver在調用driver的probe函數以前會先設定pin state
machine.h	和machine模塊的接口。

 

三、Low level pin controller driver接口

咱們整理linux/include/linux/pinctrl目錄下pin control subsystem提供給底層specific pin controller driver的頭文件列表以下：

 

文件名	描述
pinconf-generic.h	這個接口主要是提供給各類pin controller driver使用的，不是外部接口。
pinconf.h	pin configuration 接口
pinctrl-state.h	pin control state狀態定義
pinmux.h	pin mux function接口

 

pin control subsystem的主要功能包括：

（A）管理系統中全部能夠控制的pin。在系統初始化的時候，枚舉全部能夠控制的pin，並標識這些pin。

（B）管理這些pin的複用（Multiplexing）。對於SOC而言，其引腳除了配置成普通GPIO以外，若干個引腳還能夠組成一個pin group，造成特定的功能。例如pin number是{ 0, 8, 16, 24 }這四個引腳組合造成一個pin group，提供SPI的功能。pin control subsystem要管理全部的pin group。

（C）配置這些pin的特性。例如配置該引腳上的pull-up/down電阻，配置drive strength等。

 

Pin Control Subsystem和GPIO subsystem交互

爲什麼pin control subsystem要和GPIO subsystem交互？

做爲軟件工程師，咱們指望的硬件設計應該以下圖所示：

GPIO的HW block應該和其餘功能複用的block是對等關係的，它們共同輸入到一個複用器block，這個block的寄存器控制哪個功能電路目前是active的。pin configuration是全局的，不論哪一種功能是active的，均可以針對pin進行電氣特性的設定。這樣的架構下，上圖中紅色邊框的三個block是徹底獨立的HW block，其控制寄存器在SOC datasheet中應該是分紅三個章節描述，同時，這些block的寄存器應該分別處於不一樣的地址區間。

對於軟件工程師，咱們可讓pin control subsystem和GPIO subsystem徹底獨立，各自進行初始化，各自映射本身的寄存器地址空間，對於pin control subsystem而言，GPIO和其餘的HW block沒有什麼不一樣，都是使用本身提供服務的一個軟件模塊而已。然而實際上SOC的設計並不是老是向軟件工程師指望的那樣，有的SOC的設計框架圖以下：

這時候，GPIO block是alway active的，而紅色邊框的三個block是緊密的捆綁在一塊兒，它們的寄存器佔據了一個memory range（datasheet中用一個章節描述這三個block）。這時候，對於軟件工程師來講就有些糾結了，原本不屬於個人GPIO控制也被迫要參與進來。這時候，硬件寄存器的控制都是pin controller來處理，GPIO相關的操做都要通過pin controller driver，這時候，pin controller driver要做爲GPIO driver的back-end出現。

 Reprinted From:http://www.wowotech.net/gpio_subsystem/pin-control-subsystem.html