【Linux】Pinctrl子系统学习笔记

简介

Linux Pinctrl（Pin control） 是一个子系统，控制芯片的引脚复用、电气属性和其他和硬件相关的设置。本文将介绍 Linux Pinctrl 子系统的基本概念，架构和使用方法。
基本概念

学习内容【Linux】Pinctrl子系统简介
作者希希雾里

引脚（Pins）

引脚是芯片上的物理接触点，可以连接到其他芯片或外部设备。在单个芯片上，每个引脚可能具有不同的电气属性，例如 I/O 类型（输入/输出）、电压和电流。

复用（Multiplexing）

多个引脚可以通过复用的方式连接到芯片上的不同功能模块。例如，引脚可以连接到中央处理器核心、外设控制器或其他辅助电路。芯片上的引脚数量有限，因此复用是必需的。复用引脚的过程称为引脚复用。

Pinmux

pinmux 是指将芯片上的引脚配置为其所代表的功能模式之一的过程。

压制（Tri-state）

压制是指使引脚失去作用，即将引脚置于高阻抗状态。这样可以防止引脚发射信号或接收到干扰信号。

偏置（Biasing）

偏置是指调整电源和电气特性，以满足特定的需要。例如，在集成电路设计中，偏置可以用于减少功耗、提高频率或改进噪声和线性度等。

架构

Linux Pinctrl 子系统由以下组件组成：

pinctrl-core

pinctrl-core 是 Linux Pinctrl 子系统的核心。它包含了一系列公共 API，如引脚分配、引脚设置等。最重要的 API 是 pinctrllookupstate()，它根据引脚名称和模式名称检索状态配置。

pinctrl-subsystem

pinctrl-subsystem 实现了将 pinctrl-core 和芯片特定的驱动程序结合在一起的功能。它允许电路板开发人员在不了解芯片完整规格书的情况下，直接在设备树中配置引脚功能。

Pin control drivers

Pin control driver 负责操作芯片的引脚。驱动程序的开发人员必须了解芯片的完整规格书，并实现驱动程序。Pin control drivers 在内核配置时默认启用，且编译为模块形式，可根据需要加载。
使用方法
使用 Linux Pinctrl 子系统时，首先需要了解芯片的引脚布局和功能。然后，可以在设备树中为每个引脚定义一组属性。每个引脚属性组包含以下属性：

名称：引脚名称，通常是芯片型号和引脚编号的组合。
模式：引脚的功能模式，例如输入、输出、中断等。
特性：引脚的电气属性，例如速度和上拉/下拉电阻等。

当内核启动并加载驱动程序时，pinctrl-subsystem 将引脚的属性组传递给 Pin control driver。驱动程序使用这些属性来配置芯片的引脚。
在应用程序中，可以使用 pinctrllookupstate() 或 pinctrlselectstate() 函数访问 Pinctrl 状态集。pinctrllookupstate() 函数返回已注册的状态配置，而 pinctrlselectstate() 函数应用选定的状态配置。

结论

Linux Pinctrl 子系统为硬件开发人员提供了一种能够统一管理芯片引脚、复用和特性的方法。使用设备树和 Pin control driver，可以轻松配置和使用芯片的引脚。当然，在实际开发中，需要了解每个芯片的数据手册和规格书，并考虑特定的应用场景，以保证系统能够正确工作。