1. gpiolib庫簡介

linux中從2.6.35以后就開始有gpiolib庫了，gpiolib的作用是對所有的gpio實行統一管理，因為驅動在工作的時候，會出現好幾個驅動共同使用同一個gpio的情況；這會造成混亂。所以內核提供了一些方法來管理gpio資源。

2. gpiolib庫的建立

gpiolib庫建立的目標函數：

//所在文件：/kernel/arch/arm/mach-s5pv210/mach-smdkc110.c

static void __init smdkc110_map_io(void)

{

    ......

    s5pv210_gpiolib_init();

    ......

}

//所在文件：/kernel/arch/arm/mach-s5pv210/gpiolib.c

__init int s5pv210_gpiolib_init(void)

{

    struct s3c_gpio_chip *chip = s5pv210_gpio_4bit;

    int nr_chips = ARRAY_SIZE(s5pv210_gpio_4bit);

    int i = 0;

    for (i = 0; i < nr_chips; i++, chip++) 

    {

        if (chip->config == NULL)

            chip->config = &gpio_cfg;

        if (chip->base == NULL)

            chip->base = S5PV210_BANK_BASE(i);

    }

    samsung_gpiolib_add_4bit_chips(s5pv210_gpio_4bit, nr_chips);

    return 0;

}

 s5pv210_gpiolib_init()函數分析：

（1）gpiolib庫的初始化實質就是對s3c_gpio_chip結構體數組進行賦值；struct s3c_gpio_chip用以描述一個GPIO端口。

struct s3c_gpio_chip 

{

    struct gpio_chip    chip;  

    struct s3c_gpio_cfg *config;

    struct s3c_gpio_pm  *pm;

    void __iomem        *base;  //存放GPIO的虛擬地址

    int            eint_offset;

    spinlock_t         lock;

#ifdef CONFIG_PM

    u32            pm_save[7];

#endif

};

struct gpio_chip 

{

　　......

　　const char  *label; //GPIO端口名稱

　　int　　base;         //GPIO端口號

　　......

}

（2）內核中建立了static struct s3c_gpio_chip s5pv210_gpio_4bit[] 這個數組，將所有的gpio的.chip結構體中的一些元素初始化，這個數組的所有元素是與數據手冊中的所有gpio是一一對應的。

static struct s3c_gpio_chip s5pv210_gpio_4bit[] = {

    {

        .chip    = {

            .base    = S5PV210_GPA0(0),

            .ngpio    = S5PV210_GPIO_A0_NR,

            .label    = 'GPA0',

            .to_irq = s5p_gpiolib_gpioint_to_irq,

        },

    }, {

        .chip    = {

            .base    = S5PV210_GPA1(0),

            .ngpio    = S5PV210_GPIO_A1_NR,

            .label    = 'GPA1',

            .to_irq = s5p_gpiolib_gpioint_to_irq,

        },

    }, {

        .chip    = {

            .base    = S5PV210_GPB(0),

            .ngpio    = S5PV210_GPIO_B_NR,

            .label    = 'GPB',

            .to_irq = s5p_gpiolib_gpioint_to_irq,

        },

    }, 

       ......

}

.chip.base是GPIO的編號，用宏定義表示。S5PV210_GPA0(0)宏解析如下，即S5PV210_GPA0(0) = 0，S5PV210_GPA0(1) = 1。

#define S5PV210_GPA0(_nr) (S5PV210_GPIO_A0_START + (_nr))

#define S5PV210_GPA1(_nr) (S5PV210_GPIO_A1_START + (_nr)) 

S5PV210_GPIO_A0_START = 0,

S5PV210_GPIO_A1_START = S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_A0),

#define S5PV210_GPIO_NEXT(__gpio)

((__gpio##_START) + (__gpio##_NR) + CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 1) 

#define S5PV210_GPIO_A0_NR (8)

#define S5PV210_GPIO_A1_NR (4)

#define S5PV210_GPIO_B_NR  (8)

#define S5PV210_GPIO_C0_NR (5)

（3）chip->base = S5PV210_BANK_BASE(i)，將GPIO的虛擬地址寫入。

 //每個gpio的地址差0x20

#define S5PV210_BANK_BASE(bank_nr) (S5P_VA_GPIO + ((bank_nr) * 0x20)

（4）samsung_gpiolib_add_4bit_chips()函數的作用是將所有GPIO向內核注冊。注冊的實質是：在linux內核中有一個gpio_desc結構體數組，注冊就是把我們封裝的gpio的所有信息的結構體放到數組的格子中。

void __init samsung_gpiolib_add_4bit_chips(struct s3c_gpio_chip *chip, int nr_chips)

{

    for (; nr_chips > 0; nr_chips--, chip++) 

    {

        samsung_gpiolib_add_4bit(chip);

        s3c_gpiolib_add(chip);

    }

}

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3. gpiolib庫的使用

（1）申請GPIO

/*

*參數：

*        unsigned gpio：GPIO編號

*        const char *label：GPIO名稱

*返回值：

*        返回值為0，GPIO申請成功；否則，GPIO申請失敗

*/

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label); 

（2）設置GPIO方向

1）設置為輸入

/*

*參數：

*        unsigned gpio：GPIO編號

*返回值：

*        返回值為<0，設置失敗

*/

int gpio_direction_input(unsigned gpio);

2）設置為輸出

/*

*參數：

*        unsigned gpio：GPIO編號

*        int value：GPIO輸出值

*返回值：

*        返回值為<0，設置失敗

*/

int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);

（3）獲取/設置GPIO的值

a. 可睡眠

對于有些掛載在I2C，SPI總線上的擴展GPIO，讀寫操作可能會導致睡眠，因此不能在中斷函數中使用可睡眠操作。使用下面的函數以區別于正常的GPIO：

1）獲取GPIO的值

/*

*參數：

*        unsigned gpio：GPIO編號

*返回值：

*        返回GPIO的值，0或1

*/

int gpio_get_value_cansleep(unsigned gpio);

2）設置GPIO的值

/*

*參數：

*        unsigned gpio：GPIO編號

*        int value：GPIO設置值

*返回值：

*        無

*/

void gpio_set_value_cansleep(unsigned gpio, int value);

b. 不可睡眠

1）獲取GPIO的值

/*

*參數：

*        unsigned gpio：GPIO編號

*返回值：

*        返回GPIO的值，0或1

*/

int gpio_get_value(unsigned gpio);

2）設置GPIO的值

/*

*參數：

*        unsigned gpio：GPIO編號

*        int value：GPIO設置值

*返回值：

*        無

*/

void gpio_set_value(unsigned gpio, int value);

（4）釋放GPIO

/*

*參數：

*        unsigned gpio：GPIO編號

*返回值：

*        無

*/

void gpio_free(unsigned gpio);

（5）批量初始化/釋放GPIO

1）批量初始化GPIO

/*

*參數：

*        unsigned gpio  *array：GPIO數組（多個GPIO編號）

*        size_t num：GPIO數組大小，GPIO即的個數

*返回值：

*        返回0，初始化成功；否則，初始化失敗

*/

int gpio_request_array(struct gpio *array, size_t num);

2）批量釋放GPIO

/*

*參數：

*        unsigned gpio  *array：GPIO數組（多個GPIO編號）

*        size_t num：GPIO數組大小，GPIO即的個數

*返回值：

*        無

*/

void gpio_free_array(struct gpio *array, size_t num);

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 4. S3C平臺的GPIO操作接口

kernel/arch/arm/plat-s3c/include/plat/gpio-cfg.h文件中提供了S3C平臺的GPIO操作接口，以下列舉一些常用的GPIO操作接口。

（1）GPIO的工作模式設置

Linux內核中GPIO的工作模式的定義。

/*

*GPIO的工作模式定義

*/

#define S3C_GPIO_INPUT    (S3C_GPIO_SPECIAL(0))   //輸出模式

#define S3C_GPIO_OUTPUT   (S3C_GPIO_SPECIAL(1))   //輸入模式

#define S3C_GPIO_SFN(x)   (S3C_GPIO_SPECIAL(x))   //其他模式，根據參數x決定

S3C_GPIO_SFN(x)中x的值對應的功能可通過數據手冊來查閱。譬如，根據D5PV210的數據手冊可知：

/*

*x = 0，GPH0_0為輸入模式

*x = 1，GPH0_0為輸出模式

*x = 0x0f，GPH0_0為外部中斷模式

*/

S3C_GPIO_SFN(0)   //輸入模式 

S3C_GPIO_SFN(1)   //輸出模式 

S3C_GPIO_SFN(0x0f)//外部中斷模式 

1）s3c_gpio_cfgpin()設置指定引腳的工作模式

/*

*功能：設置指定引腳的工作模式

*參數：

*        unsigned int pin：需要設置的引腳號

*        unsigned int to：需要設置的工作模式

*/

int s3c_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int to);

s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPA0(0), S3C_GPIO_SFN(0));   //設置GPH0_0為輸入模式 

s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPA0(0), S3C_GPIO_SFN(1));   //設置GPH0_0為輸出模式 

s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPA0(0), S3C_GPIO_SFN(0x0f));//設置GPH0_0為外部中斷模式

2）s3c_gpio_getcfg()讀取指定引腳的設置值

/*

*功能：讀取指定引腳的設置值

*參數：

*        unsigned int pin：需要獲取的引腳號

*返回值：獲取G引腳工作模式的值

*/

unsigned s3c_gpio_getcfg(unsigned int pin);

 3）s3c_gpio_cfgin_range()批量設置多個引腳的工作模式

/*

*功能：批量設置多個引腳的工作模式

*參數：

*        unsigned int start：起始引腳號

*        unsigned int nr：   需要設置的引腳個數

*        unsigned int cfg：  需要設置的工作模式

*/

int s3c_gpio_cfgpin_range(unsigned int start, unsigned int nr, unsigned int cfg);

 （2）GPIO的上下拉設置

 Linux內核中，上下拉的狀態值的定義。

#define S3C_GPIO_PULL_NONE  ((__force s3c_gpio_pull_t)0x00)  //關閉，上拉下拉都關閉

#define S3C_GPIO_PULL_DOWN  ((__force s3c_gpio_pull_t)0x01)  //下拉

#define S3C_GPIO_PULL_UP    ((__force s3c_gpio_pull_t)0x02)  //上拉

 1）s3c_gpio_setpull()設置GPIO引腳的上下拉使能

/*

*功能：設置單個引腳的上下拉模式

*參數：

*        unsigned int pin：需要設置的引腳

*        s3c_gpio_pull_t pull：上下拉的狀態值

*/

int s3c_gpio_setpull(unsigned int pin, s3c_gpio_pull_t pull);

 2）s3c_gpio_getpull()讀取指定引腳的上下拉狀態

/*

*功能：讀取指定引腳的上下拉狀態

*參數：

*        unsigned int pin：需要讀取的引腳

*返回值：        

*        s3c_gpio_pull_t ：上下拉的狀態值

*/

s3c_gpio_pull_t s3c_gpio_getpull(unsigned int pin);

3） s3c_gpio_cfgall()批量設置多個引腳的工作模式和上下拉狀態

/*

*功能：批量設置多個引腳的工作模式和上下拉狀態

*參數：

*       unsigned int start：  起始引腳號

*       unsigned int nr：     需要設置的引腳個數

*       unsigned int cfg：    需要設置的引腳工作模式

*       s3c_gpio_pull_t pull：需要設置的引腳的上下拉狀態

*/

int s3c_gpio_cfgall_range(unsigned int start, unsigned int nr, unsigned int cfg, s3c_gpio_pull_t pull);