瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC，采用22nm制程工藝，搭載一顆四核Cortex-A55處理器和Mali G52 2EE圖形處理器。RK3568支持4K解碼和1080P編碼，支持SATA/PCIE/USB3.0外圍接口。RK3568內(nèi)置獨(dú)立NPU，可用于輕量級(jí)人工智能應(yīng)用。RK3568支持安卓11和linux系統(tǒng)，主要面向物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、NVR存儲(chǔ)、工控平板、工業(yè)檢測(cè)、工控盒、卡拉OK、云終端、車載中控等行業(yè)。

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迅為RK3568開發(fā)板瑞芯微Linux安卓鴻蒙ARM核心板人工智能AI主板

第131章GPIO子系統(tǒng)API函數(shù)的引入

事實(shí)上，在前面中斷課程中，已經(jīng)簡(jiǎn)單接觸到了GPIO子系統(tǒng)中的API函數(shù)，其中用來獲取gpio中斷編號(hào)的gpio_to_irq函數(shù)就屬于GPIO子系統(tǒng)中的API函數(shù)，在本章節(jié)中將對(duì)GPIO子系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

在目前的Linux內(nèi)核主線中，GPIO（通用輸入/輸出）子系統(tǒng)存在兩個(gè)版本，這里將兩個(gè)版本區(qū)分為新版本和舊版本。新版本GPIO子系統(tǒng)接口是基于描述符（descriptor-based）來實(shí)現(xiàn)的，而舊版本的GPIO子系統(tǒng)接口是基于整數(shù)（integer-based）來實(shí)現(xiàn)的，在Linux內(nèi)核中為了保持向下的兼容性，舊版本的接口在最新的內(nèi)核版本中仍然得到支持，而隨著時(shí)間的推移，新版本的GPIO子系統(tǒng)接口會(huì)越來越完善，最終完全取代舊版本，所以在本課程中主要講解新版本的GPIO子系統(tǒng)接口。

新的GPIO子系統(tǒng)接口需要與與設(shè)備樹（Device Tree）結(jié)合使用。使用設(shè)備樹和新的GPIO接口可以更加靈活地配置和管理系統(tǒng)中的GPIO資源，提供了更好的可擴(kuò)展性和可移植性。所以如果沒有設(shè)備樹，就無法使用新的GPIO接口。

那要如何對(duì)新舊GPIO子系統(tǒng)接口進(jìn)行區(qū)分呢，一個(gè)明顯的區(qū)別是新的GPIO子系統(tǒng)接口使用了以"gpiod_"作為前綴的函數(shù)命名約定，而舊的GPIO子系統(tǒng)接口使用了以"gpio_"作為前綴的函數(shù)命名約定。

一些區(qū)分新舊 GPIO子系統(tǒng)接口的示例如下所示：

新的 GPIO子系統(tǒng)接口示例如下所示：

gpiod_set_value()

gpiod_direction_input()

gpiod_direction_output()

gpiod_get_value()

gpiod_request()

AI寫代碼

cpp

舊的 GPIO子系統(tǒng)接口示例：

gpio_set_value()

gpio_direction_input()

gpio_direction_output()

gpio_get_value()

gpio_request()

AI寫代碼

cpp

上面也提到了新的 GPIO子系統(tǒng)接口是基于描述符（descriptor-based）來實(shí)現(xiàn)的，由struct gpio_desc結(jié)構(gòu)體來表示，該結(jié)構(gòu)體定義在內(nèi)核源碼的“drivers/gpio/gpiolib.h”目錄下。具體內(nèi)容如下所示：

struct gpio_desc {

struct gpio_device gdev; // GPIO設(shè)備結(jié)構(gòu)體

unsigned long flags; //標(biāo)志位，用于表示不同的屬性

/*標(biāo)志位符號(hào)對(duì)應(yīng)的位號(hào)*/

#define FLAG_REQUESTED 0 // GPIO已請(qǐng)求

#define FLAG_IS_OUT 1 // GPIO用作輸出

#define FLAG_EXPORT 2 //受sysfs_lock保護(hù)的導(dǎo)出標(biāo)志

#define FLAG_SYSFS 3 //通過/sys/class/gpio/control導(dǎo)出的標(biāo)志

#define FLAG_ACTIVE_LOW 6 // GPIO值為低電平時(shí)激活

#define FLAG_OPEN_DRAIN 7 // GPIO為開漏類型

#define FLAG_OPEN_SOURCE 8 // GPIO為開源類型

#define FLAG_USED_AS_IRQ 9 // GPIO連接到中斷請(qǐng)求（IRQ）

#define FLAG_IS_HOGGED 11 // GPIO被獨(dú)占占用

#define FLAG_TRANSITORY 12 // GPIO在休眠或復(fù)位時(shí)可能失去值

/*連接標(biāo)簽*/

const char *label; // GPIO的名稱

const char *name; // GPIO的名稱

};

AI寫代碼

cpp

（1）struct gpio_device gdev是一個(gè)struct gpio_device類型的字段，用于表示GPIO設(shè)備的相關(guān)信息。struct gpio_device結(jié)構(gòu)體通常包含設(shè)備的底層硬件控制器等信息。

（2）unsigned long flags:用于表示GPIO的標(biāo)志位，以表示不同的屬性。通過使用位操作，每個(gè)標(biāo)志位可以單獨(dú)設(shè)置或清除。

（3）第5-14行用于表示不同標(biāo)志位的符號(hào)常量，與flags字段中的位號(hào)相對(duì)應(yīng)。例如，在flags字段中的第0位表示FLAG_REQUESTED，第1位表示FLAG_IS_OUT，以此類推

（4）const char *label:這是一個(gè)指向字符串的指針，表示GPIO的標(biāo)簽或名稱。

（5）const char *name:這是一個(gè)指向字符串的指針，表示GPIO的名稱。

上面需要重點(diǎn)關(guān)注的是然后struct gpio_device結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體同樣定義在內(nèi)核源碼的“drivers/gpio/gpiolib.h”目錄下，具體內(nèi)容如下所示：

struct gpio_device {

int id; // GPIO設(shè)備ID

struct device *dev; //對(duì)應(yīng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針

struct cdev chrdev; //字符設(shè)備結(jié)構(gòu)體

struct device *mockdev; //模擬設(shè)備結(jié)構(gòu)體指針

struct module *owner; //擁有該GPIO設(shè)備的內(nèi)核模塊指針

struct gpio_chip *chip; //對(duì)應(yīng)的GPIO芯片結(jié)構(gòu)體指針

struct gpio_desc *descs; // GPIO描述符數(shù)組指針

int base; // GPIO編號(hào)的起始值

u16 ngpio; // GPIO的數(shù)量

const char *label; // GPIO設(shè)備的標(biāo)簽

void *data; //與GPIO設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)指針

struct list_head list; //用于將GPIO設(shè)備結(jié)構(gòu)體連接到鏈表中

#ifdef CONFIG_PINCTRL

/*

*如果啟用了CONFIG_PINCTRL選項(xiàng)，GPIO控制器可以選擇描述它們?cè)赟oC中服務(wù)的實(shí)際引腳范圍。

*此信息將由pinctrl子系統(tǒng)用于配置相應(yīng)的GPIO引腳。

*/

struct list_head pin_ranges; //描述GPIO控制器引腳范圍的鏈表

#endif

};

AI寫代碼

cpp

該結(jié)構(gòu)體是用來描述GPIO設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，關(guān)于該結(jié)構(gòu)體的參數(shù)介紹如下所示：

（1）int id:整型字段，表示GPIO設(shè)備的ID。每個(gè)GPIO設(shè)備可以有一個(gè)唯一的ID。

（2）struct device *dev:指向struct device的指針，表示與GPIO設(shè)備相關(guān)聯(lián)的設(shè)備結(jié)構(gòu)體。

（3）struct cdev chrdev:字符設(shè)備結(jié)構(gòu)體，用于實(shí)現(xiàn)GPIO設(shè)備的字符設(shè)備接口。

（4）struct device *mockdev:指向struct device的指針，用于表示GPIO設(shè)備的模擬設(shè)備結(jié)構(gòu)體。

（5）struct module *owner:指向擁有該GPIO設(shè)備的內(nèi)核模塊的指針。

（6）struct gpio_chip *chip:指向struct gpio_chip的指針，表示與GPIO設(shè)備關(guān)聯(lián)的GPIO芯片（GPIO控制器）結(jié)構(gòu)體。

（7）struct gpio_desc *descs:指向struct gpio_desc數(shù)組的指針，表示與GPIO設(shè)備關(guān)聯(lián)的GPIO描述符。每個(gè)GPIO描述符用于描述GPIO的屬性和狀態(tài)。

（8）int base:表示GPIO編號(hào)的起始值。

（9）u16 ngpio: 16位無符號(hào)整型字段，表示GPIO的數(shù)量。

（10）const char *label:指向字符串的指針，表示GPIO設(shè)備的標(biāo)簽或名稱。

（11）void *data:指向與GPIO設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)的指針，用于存儲(chǔ)和訪問與GPIO設(shè)備相關(guān)的自定義數(shù)據(jù)。

（12）struct list_head list:將GPIO設(shè)備結(jié)構(gòu)體連接到鏈表中的字段，用于管理多個(gè)GPIO設(shè)備的列表。

（13）struct list_head pin_ranges (僅在啟用CONFIG_PINCTRL選項(xiàng)時(shí)存在):用于描述GPIO控制器引腳范圍的鏈表。如果配置了GPIO控制器的引腳范圍，該鏈表將包含描述每個(gè)范圍的元素。

在上面一系列的參數(shù)中，要重點(diǎn)關(guān)注的是struct gpio_chip *chip這一結(jié)構(gòu)體，表示與GPIO設(shè)備關(guān)聯(lián)的GPIO芯片（GPIO控制器）結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體定義在內(nèi)核源碼目錄下的“include/linux/gpio/driver.h”文件中，具體內(nèi)容如下所示

struct gpio_chip {

const char *label; // GPIO芯片標(biāo)簽

struct gpio_device gpiodev; // GPIO設(shè)備

struct device *parent; //父設(shè)備指針

struct module *owner; //擁有者模塊指針

int (*request)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);//請(qǐng)求GPIO

void (*free)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); //釋放GPIO

int (*get_direction)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); //獲取GPIO方向

int (*direction_input)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); //設(shè)置GPIO為輸入

int (*direction_output)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset, int value); //設(shè)置GPIO為輸出

int (*get)(struct gpio_chip chip, unsigned offset); //獲取GPIO值

int (*get_multiple)(struct gpio_chip chip, unsigned long *mask, unsigned long *bits); //獲取多個(gè)GPIO的值

void (*set)(struct gpio_chip chip, unsigned offset, int value); //設(shè)置GPIO值

void (*set_multiple)(struct gpio_chip chip, unsigned long mask, unsigned long *bits); //設(shè)置多個(gè)GPIO的值

int (*set_config)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset, unsigned long config); //設(shè)置GPIO配置

int (*to_irq)(struct gpio_chip chip, unsigned offset); //將GPIO轉(zhuǎn)換為中斷

void (*dbg_show)(struct seq_file *s, struct gpio_chip chip); //在調(diào)試信息中顯示GPIO

int base; // GPIO編號(hào)的基準(zhǔn)值

u16 ngpio; // GPIO的數(shù)量

const char *const *names; // GPIO的名稱數(shù)組

..........

};

AI寫代碼

cpp

struct gpio_chip *chip這一結(jié)構(gòu)體用于描述GPIO芯片的屬性和操作函數(shù)，可以通過函數(shù)指針調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)來請(qǐng)求、釋放、設(shè)置、獲取GPIO的狀態(tài)和數(shù)值等操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)GPIO的控制和管理，需要注意的是這個(gè)結(jié)構(gòu)體中的一系列函數(shù)都不需要我們來填充，這些工作都是由芯片原廠工程師來完成的，我們只需要學(xué)會(huì)新gpio子系統(tǒng)相應(yīng)API函數(shù)的使用即可。

在接下來的章節(jié)中將對(duì)常用的新gpio子系統(tǒng)API函數(shù)進(jìn)行講解。

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