Linux内核pinctrl

本文基于RockPI 4A单板介绍Linux内核pinctrl的相关知识点。

Linux内核pinctrl部分主要包括 ：IOMUX，驱动强度，上下拉配置等。

一、IOMUX

SOC芯片上有很多引脚，每个引脚对应特定的功能。为了使SOC的多个功能共用一个引脚，从而提高引脚的功能，降低引脚的数量。引入了IOMUX的概念。IOMUX（Input-Output Multiplexer）:IO多路复用器。

以RK3399 EMMC接口为例，RK3399 EMMC接口的emmc_pwren引脚需要设置IOMUX功能，具体如下：

图1：RK3399 EMMC引脚

注：在Linux系统中，使用功能复用的引脚前，必须先配置该引脚对应的功能。一般在dtsi中配置，也有的SOC在RCW（如NXP LX1046A）或其它文件中配置。如果引脚功能配置不正确，会导致功能无法使用。

二、PINCTRL

RK3399 Linux内核pinctrl配置文件： arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399.dtsi

    pinctrl: pinctrl {
        compatible = "rockchip,rk3399-pinctrl";
        rockchip,grf = <&grf>;
        rockchip,pmu = <&pmugrf>;
        #address-cells = <2>;
        #size-cells = <2>;
        ranges;

        ## 1、配置GPIO0功能,RK3399可配置GPIO0 - GPIO4，共5组引脚。
        gpio0: gpio0@ff720000 {
            compatible = "rockchip,gpio-bank";
            reg = <0x0 0xff720000 0x0 0x100>;
            clocks = <&pmucru PCLK_GPIO0_PMU>;
            interrupts = ;

            gpio-controller;
            #gpio-cells = <0x2>;

            interrupt-controller;
            #interrupt-cells = <0x2>;
        };
        ...

        ## 2、配置芯片引脚内部上下拉功能
        pcfg_pull_up: pcfg-pull-up {
            bias-pull-up;
        };

        pcfg_pull_down: pcfg-pull-down {
            bias-pull-down;
        };
        ...

        ## 3、配置引脚驱动强度，即配置对应的驱动强度电流值
        pcfg_pull_up_20ma: pcfg-pull-up-20ma {
            bias-pull-up;
            drive-strength = <20>;
        };
        ...

        ## 4、配置输出电平
        pcfg_output_high: pcfg-output-high {
            output-high;
        };
        ...

        ## 5、配置引脚指定功能，如emmc_pwren。
        emmc {
            # 引脚名称：IO_EMMCpwren_PMUdebug3_PMU18gpio0a5
            emmc_pwr: emmc-pwr {
                rockchip,pins =
                    ## 0 5:表示引脚索引，对应GPIO0A5，见图1
                    ## RK_FUNC_1:配置功能1，即emmc_pwren，见图2
                    ## pcfg_pull_up:引脚上拉
                    <0 5 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_up>;  
            };
        };
        ...
    };

RK_FUNC_*定义文件: include/dt-bindings/pinctrl/rockchip.h

## 对应IOMUX寄存器中引脚的某个功能
#define RK_FUNC_GPIO    0
#define RK_FUNC_1       1
#define RK_FUNC_2       2
#define RK_FUNC_3       3
#define RK_FUNC_4       4
#define RK_FUNC_5       5
#define RK_FUNC_6       6
#define RK_FUNC_7       7

图2 RK3399 EMMC_PWREN引脚配置

驱动文件： drivers/pinctrl/pinctrl-rockchip.c

## RK3399 GRF寄存器包括：
## 1、GRF, used for general non-secure system,
## 2、PMUGRF, used for always on sysyem
static struct rockchip_pin_ctrl rk3399_pin_ctrl = {
        .pin_banks      = rk3399_pin_banks,
        .nr_banks       = ARRAY_SIZE(rk3399_pin_banks),
        .label          = "RK3399-GPIO",
        .type           = RK3399,
        .grf_mux_offset     = 0xe000, ## GRF MUX寄存器偏移地址，配置IOMUX
        .pmu_mux_offset     = 0x0,    ## PMUGRF MUX寄存器偏移地址，配置IOMUX
        .grf_drv_offset     = 0xe100, ## GRF DRV寄存器偏移地址，配置驱动强度
        .pmu_drv_offset     = 0x80,   ## PMUGRF DRV寄存器偏移地址，配置驱动强度
        .iomux_routes       = rk3399_mux_route_data,
        .niomux_routes      = ARRAY_SIZE(rk3399_mux_route_data),
        .pull_calc_reg      = rk3399_calc_pull_reg_and_bit, ## 上下拉配置实现函数
        .drv_calc_reg       = rk3399_calc_drv_reg_and_bit,  ## 驱动强度实现函数
};

三、内核调试

在Linux系统启动后，可以查看引脚功能，如：

## 1、通过pingroups查看引脚配置功能
root@linaro-alip:/sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl# cat pingroups
registered pin groups:
group: emmc-pwr    ## GPIO0A5配置为emmc_pwren功能
pin 5 (gpio0-5) 

group: rgmii-pins
pin 113 (gpio3-17)
pin 110 (gpio3-14)
...

## 2、通过寄存器值查看
## 0xff320000是PMU GRF寄存器的基地址，PMUGRF_GPIO0A_IOMUX偏移地址是0
## PMUGRF_GPIO0A_IOMUX的值为0x5400，即bit11:10为01，表示配置为emmc_pwren
## 寄存器的值见图2
root@linaro-alip:/# io -4 -l 16 -r 0xff320000
ff320000:  00005400 00000000 00000000 00000000

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