gpio框架及处理流程分析

gpio框架及处理流程分析gpio作为一种通用的IO接口，使用方法主要如下：
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Gpio:每个 GPIO 都代表一个连接到特定引脚或球栅阵列(BGA)封装中“球珠”的一个位
标准头文件  <linux/gpio.h> [对外接口]
其中根据是否定义CONFIG_GENERIC_GPIO判断系统是否支持gpio
头文件为 <asm/gpio.h>；实现文件为 <driver/gpio/gpiolib.c>

步骤
1. gpio_request(gpio_num, "xx gpio");  申请GPIO, 返回0为申请成功，否则失败。
2. 设置gpio方向：
int gpio_direction_input(unsigned gpio);                      //设置为输入
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);          //设置为输出，并初始化值为value.
3. 获取/设置gpio值:    int gpio_cansleep(unsigned gpio); 
a.不可睡眠： 
gpio_get_value(unsigned gpio);                              //返回value
gpio_set_value(unsigned gpio, int value);                    //设置值
b.可睡眠：（对于有些挂载在I2C，SPI总线上的扩展GPIO，读写操作可能会导致睡眠，因此不能在中断函数中使用。使用下面的函数以区别于正常的GPIO）
int gpio_get_value_cansleep(unsigned gpio);                  //输入端口：返回零或非零，可能睡眠
void gpio_set_value_cansleep(unsigned gpio, int value);       //输出端口：可能睡眠
4. void gpio_free(unsigned gpio);                             //释放GPIO
5. int gpio_is_valid(int number);                             //检测此gpio口是否有效
批量初始化方法：
申请：
err = gpio_request_array(leds_gpios, ARRAY_SIZE(leds_gpios));
释放：
gpio_free_array(leds_gpios, ARRAY_SIZE(leds_gpios));

导出gpio到用户空间：int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change);
创建一个sysfs连接到已导出的GPIO节点：
int gpio_export_link(struct device *dev, const char *name, unsigned gpio)
取消导出：void gpio_unexport();

Gpio设置中断：
    gpio  --->  irq        int gpio_to_irq(unsigned gpio);
    首先应该设置此gpio为输入状态，然后获取对应的中断号（或错误吗）。返回编号调用：
request_irq()和free_irq()。
    Irq ---> gpio        int irq_to_gpio(unsigned irq);
    返回gpio编号，再调用gpio_get_value()获取相应的值。（避免使用反向映射，不支持）
    
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gpiolib.c （gpio框架）   drivers/gpio/gpiolib.c + include/asm-generic/gpio.h [对gpio chip接口]
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gpio_chip作为一个接口负责框架层与控制器层的通讯，主要关注点有：
其申请/释放/方向/获取输入/设置输出/转irq/base+ngpio[见第三部分控制器驱动]

在框架层的主要关注点在：
1. 如何分配不同chip的gpio域
2. 如何管理隶属与不同chip的gpio,并反向追溯到chip以调用控制器的具体寄存器操作
3. 统一提前管理了哪些gpio状态以及是否有必要

在gpiochip_add()中是对gpio chip的注册，并插入到框架gpio的管理中，

全局变量 static struct gpio_desc gpio_desc[ARCH_NR_GPIOS];
gpio_desc作为整个系统的gpio的管理者，主要包含两个成员：chip 与 flags.
flags为框架层对gpio的整体管理标识，起MASK的作用。[有：是否已申请/是否是输出/是否保留等]

插入的规则实现在：gpiochip_find_base(int ngpio)
从后往前遍历全局gpio desc， 只要是非保留gpio且无宿主chip的连续gpio的空间起址作为base, ngpio则依次向下扩展。
简单的初始化：挂上对应的chip，检查是否有设置输入函数，没有则设置 IS_OUT位到flags.
[其中关于gpio的设备树管理暂时不予关注]

request流程： 检查对应gpio的flags是否FLAG_REQUESTED，如果未被request则调用chip的request接口实现芯片级别的调用。
free流程： 确认已经被REQUESTED, 后启用芯片级的free.

从系统gpio接口传递下来的gpio均是以base为基址，而传递到芯片上都是回归到原始gpio号
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SC8810 gpio控制器驱动
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这里是整个gpio系统的核心，初步总结需要关注以下几点：
chip支持的gpio section如何划分
gpio如何配置使能即芯片如何管理众多gpio口的多个标识位的功能选项
申请/释放/方向/获取输入/设置输出/转irq/base+ngpio的处理流程及原理
gpio对应irq号的分配及映射规则
配置一个系统gpio需要的必要步骤

section:(GPIO_BASE:0xE0031000/SPRD_MISC_BASE:0xE0037000)
     {   (GPIO_BASE + 0*0x80),    0x10,    GPIO_SECTION_GPIO    },
     {   (GPIO_BASE + 1*0x80),    0x10,    GPIO_SECTION_GPIO    },
    {   (GPIO_BASE + 2*0x80),    0x10,    GPIO_SECTION_GPIO    },
    {   (GPIO_BASE + 3*0x80),    0x10,    GPIO_SECTION_GPIO    },
    {   (GPIO_BASE + 4*0x80),    0x10,    GPIO_SECTION_GPIO    },
    {   (GPIO_BASE + 5*0x80),    0x10,    GPIO_SECTION_GPIO    },
    {   (GPIO_BASE + 6*0x80),    0x10,    GPIO_SECTION_GPIO    },
    {   (GPIO_BASE + 7*0x80),    0x10,    GPIO_SECTION_GPIO    },
    {   (GPIO_BASE + 8*0x80),    0x10,    GPIO_SECTION_GPIO    },

    {   (SPRD_MISC_BASE + 0x480),   0x10, GPIO_SECTION_GPIO    },
    {   (SPRD_MISC_BASE + 0x4c0),   0xe,  GPIO_SECTION_GPIO    },

当获取一个gpio号后，需要获取的基本信息为：在哪个section/偏移量是多大/是何种芯片gpio
获取方法： 
a.((gpio_id>>4) -1) * 0x80 + (u32) GPIO_BASE;
b.gpio_id & 0xF
c.gpio是在数字芯片上还是模拟芯片上：
#define NR_D_DIE_GPIOS 147
即：芯片上的gpio号小于147即位于数字芯片，否则位于模拟芯片

在一个芯片的整个寄存器内存中，采取以section + 功能的管理方式，也就是说对于同一个gpio的不同功能配置需要通过三个步骤，第一首先
需要找到段寄存器(section的基址)；第二步是功能偏移的管理寄存器（功能偏移），第三步是根据段内偏移定位到某一位(bit)来配置。

注：
根据不同类型的gpio类型：
enum gpio_section_type {
    GPIO_SECTION_GPI = 0x0,
    GPIO_SECTION_GPO,
    GPIO_SECTION_GPIO,
    GPIO_SECTION_INVALID
};
其相应的功能偏移页不同。

申请：设置其功能寄存器的GPIO_DMSK功能偏移，在对应段内偏移处置位。
释放：清除对应MASK位
输出方向：三个步骤，1.设置GPIO_DIR对应位为1；2.清除GPIO_INEN对应位；3.设置GPIO_DATA对应位为需要输出的值。
输入方向：第一二步相反，无第三步。
设置及获取值：直接设置/读取GPIO_DATA功能寄存器[需要检查一些相关的方向等信息]

to irq
全局的映射数组来管理所有的gpio与irq的映射
static struct gpio_irq_map gpio_irq_table[NR_GPIO_IRQS];
映射规则是：从0-10[仅限映射10个中断号]，遍历映射表找到第一个gpio offset相同的表项，返回其对应的irq值。
方向 to gpio 一般kernel不支持使用，但实现原理与上相同。

在gpio芯片管理中，最重要的一块就是irq的管理，包括irq的所有属性管理，如：irq屏蔽使能/触发条件等等。
下一篇笔记将详细描述 kernel irq的管理框架以及gpio的irq分配规则及触发原理。