本文基于RockPI 4A单板Linux 4.4内核介绍RK3399 Linux GPIO功能。
一、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PWM、I2C等接口功能。
RK3399 GPIO属性如下：
1、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))。不是所有Bank都有GPIOA~D的编号，RK3399共122个GPIO引脚。
2、所有GPIO都可被配置为CA55或CA53的中断功能，且GPIO0和GPIO1可用于系统低功耗唤醒模式。
3、在上电复位后，所有GPIO默认输入状态。
4、软件可配置GPIO驱动强度。
RK3399引脚在系统中显示如下：
root@linaro-alip:/sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl# cat pins
registered pins: 160
## GPIO 0_*包括的GPIO
pin 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)
pin 9 (gpio0-9)
pin 10 (gpio0-10)
...
pin 31 (gpio0-31)
...
## GPIO 2_*包括的GPIO
pin 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) ## GPIO2_A7
pin 72 (gpio2-8)
pin 73 (gpio2-9)
pin 74 (gpio2-10)
...
pin 95 (gpio2-31)
...
## GPIO 4_*包括的GPIO
pin 128 (gpio4-0)
...
pin 159 (gpio4-31)
RK3399 GPIO引脚号计算方式：
pins = 32*bank + 8*group + x
bank: 0 ~ 4，对应GPIO 0~4
group: 0 ~ 3，对应GPIO A~D
例：
GPIO2_A7 = 32*2 + 8*0 + 7 = 71
二、GPIO配置
以ROCKPI 4A单板WIFI 模块电源（GPIO0_B2）为例，介绍DTS中GPIO配置。
image.png
配置文件：
arch/arm64/boot/dts/rockchip/rockpi-4-linux.dtsi，内容如下：
sdio_pwrseq: sdio-pwrseq {
compatible = "mmc-pwrseq-simple";
clocks = <&rk808 1>;
clock-names = "ext_clock";
## 1、配置GPIO0_B2_d的pinmux功能
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&wifi_enable_h>;
/*
* On the module itself this is one of these (depending
* on the actual card populated):
* - SDIO_RESET_L_WL_REG_ON
* - PDN (power down when low)
*/
## 2、配置GPIO0_B2_d默认输出低电平
reset-gpios = <&gpio0 10 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};
## 3、配置GPIO0_B2_d(WIFI_REG_ON_H)为GPIO功能
sdio-pwrseq {
wifi_enable_h: wifi-enable-h {
rockchip,pins =
<0 10 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;
};
};
在系统启动后，可以查看GPIO，命令如下：
root@linaro-alip:/sys/kernel/debug# cat gpio
GPIOs 0-31, platform/pinctrl, gpio0:
gpio-4 ( |bt_default_wake_host) out hi
gpio-9 ( |bt_default_reset ) out hi
gpio-10 ( |reset ) out lo ## 该引脚就是GPIO0_B2_d
GPIOs 32-63, platform/pinctrl, gpio1:
gpio-35 ( |vcc5v0_otg ) out hi
gpio-46 ( |vsel ) out lo
gpio-49 ( |vsel ) out lo
GPIOs 64-95, platform/pinctrl, gpio2:
gpio-83 ( |bt_default_rts ) out lo
gpio-90 ( |vcc3v3_pcie ) out hi
gpio-91 ( |bt_default_wake ) out hi
GPIOs 96-127, platform/pinctrl, gpio3:
gpio-111 ( |mdio-reset ) out hi
gpio-124 ( |? ) out lo
gpio-125 ( |? ) out lo
GPIOs 128-159, platform/pinctrl, gpio4:
gpio-153 ( |vcc5v0_host ) out hi
注：
如果debugfs没有挂载，使用下面命令挂载
mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
三、GPIO驱动
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API
include/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
2、老版本接口（legacy）
前缀为：gpio_。
参考：Documentation/gpio/gpio-legacy.txt
3、常用API
| 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（） |
| GPIO方向 | 设置为输入：gpiod_direction_input（）设置为输出：gpiod_direction_output（）获取方向：gpiod_get_direction（） | 设置为输入：gpio_direction_input（）设置为输出：gpio_direction_output（） |
| GPIO值 | 获取输入值：gpiod_get_value（）设置输出值：gpiod_set_value（） | 获取输入值：gpio_get_value（）设置输出值：gpio_set_value（） |
GPIO还有很多接口，就不一一列举了。
RK3399 GPIO控制器驱动实现文件：drivers/pinctrl/pinctrl-rockchip.c，涉及主要函数：
static const struct gpio_chip rockchip_gpiolib_chip = {
.request = gpiochip_generic_request,
.free = gpiochip_generic_free,
.set = rockchip_gpio_set,
.get = rockchip_gpio_get,
.get_direction = rockchip_gpio_get_direction,
.direction_input = rockchip_gpio_direction_input,
.direction_output = rockchip_gpio_direction_output,
.to_irq = rockchip_gpio_to_irq,
.owner = THIS_MODULE,
};
所有GPIO子系统的API最终都会调到SOC的GPIO控制器驱动函数。
四、GPIO调试
ROCKPi 4A单板有个40个引脚的扩展口，引用radxa图片，见下图。
image.png
以
GPIO2_A7为例，介绍GPIO的一般调试方法。
1、进入测试目录
root@linaro-alip:/sys/class/gpio# ls
export gpiochip0 gpiochip128 gpiochip32 gpiochip64 gpiochip96 unexport
2、导出GPIO
在使用GPIO2_A7前，需要导出该引脚。方法：配置export后，会出现gpio71节点。
root@linaro-alip:/sys/class/gpio# echo 71 > export
root@linaro-alip:/sys/class/gpio# ls
export gpiochip0 gpiochip32 gpiochip96
gpio71 gpiochip128 gpiochip64 unexport
测试时，注意不要使用在程序中已经申请过或配置为其它功能的GPIO引脚。
3、配置GPIO方向
设置GPIO2_A7的输入/输出方向。
root@linaro-alip:/sys/class/gpio# cd gpio71/
root@linaro-alip:/sys/class/gpio/gpio71# ls
active_low device direction edge power subsystem uevent value
root@linaro-alip:/sys/class/gpio/gpio71# cat direction
in
root@linaro-alip:/sys/class/gpio/gpio71# echo out > direction
root@linaro-alip:/sys/class/gpio/gpio71# cat direction
out
in：表示输入。
out：表示输出。
active_low：用于中断配置中高电平或低电平有效。
edge：用于中断配置中上升沿或下降沿有效。
4、配置GPIO输出值
在GPIO为输入时，通过value查询GPIO的输入电平（高或低电平）。
在GPIO为输出时，通过value配置GPIO的输出电平（高或低电平）。
root@linaro-alip:/sys/class/gpio/gpio71# cat value
0
root@linaro-alip:/sys/class/gpio/gpio71# echo 1 > value
root@linaro-alip:/sys/class/gpio/gpio71# cat value
1
root@linaro-alip:/sys/class/gpio/gpio71# echo 0 > value
root@linaro-alip:/sys/class/gpio/gpio71# cat value
0
5、查看GPIO
查看已经导出的GPIO71。
root@linaro-alip:/sys/kernel/debug# cat gpio
GPIOs 0-31, platform/pinctrl, gpio0:
gpio-4 ( |bt_default_wake_host) out hi
gpio-9 ( |bt_default_reset ) out hi
gpio-10 ( |reset ) out lo
GPIOs 32-63, platform/pinctrl, gpio1:
gpio-35 ( |vcc5v0_otg ) out hi
gpio-46 ( |vsel ) out lo
gpio-49 ( |vsel ) out lo
GPIOs 64-95, platform/pinctrl, gpio2:
gpio-71 ( |sysfs ) in hi ## GPIO71
gpio-83 ( |bt_default_rts ) out lo
gpio-90 ( |vcc3v3_pcie ) out hi
gpio-91 ( |bt_default_wake ) out hi
GPIOs 96-127, platform/pinctrl, gpio3:
gpio-111 ( |mdio-reset ) out hi
gpio-124 ( |? ) out lo
gpio-125 ( |? ) out lo
GPIOs 128-159, platform/pinctrl, gpio4:
gpio-153 ( |vcc5v0_host ) out hi
6、取消导出
使用完GPIO2_A7后，需要进行释放。方法：配置unexport后，gpio71节点会消失。
root@linaro-alip:/sys/class/gpio/gpio71# cd ..
root@linaro-alip:/sys/class/gpio# ls
export gpiochip0 gpiochip32 gpiochip96
gpio71 gpiochip128 gpiochip64 unexport
root@linaro-alip:/sys/class/gpio# echo 71 > unexport
root@linaro-alip:/sys/class/gpio# ls
export gpiochip0 gpiochip128 gpiochip32 gpiochip64 gpiochip96 unexport
注：转载请标注出处。