Linux的gpio子系统

GPIO其实也是某个pin的功能之一。上一小节讲解了 pinctrl 子系统pinctrl 子系统重点是设置 PIN(有的 SOC 叫做 PAD)的复用和电气属性如果 pinctrl 子系统将一个 PIN 复用为 GPIO 的话那么接下来就要用到 gpio 子系统了。gpio 子系统顾名思义就是用于初始化 GPIO 并且提供相应的 API 函数比如设置 GPIO为输入输出读取 GPIO 的值等。gpio 子系统的主要目的就是方便驱动开发者使用 gpio驱动开发者在设备树中添加 gpio 相关信息然后就可以在驱动程序中使用 gpio 子系统提供的 API函数来操作 GPIOLinux 内核向驱动开发者屏蔽掉了 GPIO 的设置过程也就是说不用我们再去初始化GPIO了极大的方便了驱动开发者使用 GPIO。 类似于库函数。设备树中的 gpio 信息I.MX6ULL-ALPHA 开发板上的 UART1_RTS_B 做为 SD 卡的检测引脚UART1_RTS_B复用为 GPIO1_IO19通过读取这个 GPIO 的高低电平就可以知道 SD 卡有没有插入。首先肯定是将 UART1_RTS_B 这个 PIN 复用为GPIO1_IO19并且设置电气属性也就是上一小节讲的pinctrl 节点。打开 imx6ull-alientek-emmc.dtsUART1_RTS_B 这个 PIN 的 pincrtl 设置如下可见pinctrl使用起来还是蛮简单的虽然配置引脚本身就比较简单可是现在更加简单了。pinctrl 配置好以后就是设置 gpio 了SD 卡驱动程序通过读取 GPIO1_IO19 的值来判断 SD卡有没有插入但是 SD 卡驱动程序怎么知道 CD 引脚连接的 GPIO1_IO19 呢也就是说怎么把这个IO关联到SD卡中去肯定是需要通过设备树告诉SD的驱动啊也就是需要在SD卡对应的设备树信息中添加这个IO信息。在设备树中 SD 卡节点下添加一个属性来描述 SD 卡的 CD 引脚就行了SD卡驱动直接读取这个属性值就知道 SD 卡的 CD 引脚使用的是哪个 GPIO 了。SD 卡连接在 I.MX6ULL 的 usdhc1 接口上在 imx6ull-alientek-emmc.dts 中找到名为“usdhc1”的节点这个节点就是 SD 卡设备节点如下所示这里的有些属性是自定义名称的没有特别的要求后续引用时使用相同名称即可。第 765 行此行本来没有是作者添加的usdhc1 节点作为 SD 卡设备总节点usdhc1 节点需要描述 SD 卡所有的信息因为驱动要使用。本行就是描述 SD 卡的 CD 引脚 pinctrl 信息所在的子节点因为 SD 卡驱动需要根据 pincrtl 节点信息来设置 CD 引脚的复用功能等。762~764行的 pinctrl-0~2 都是 SD 卡其他 PIN 的 pincrtl 节点信息。但是大家会发现其实在 usdhc1 节点中“pinctrl-3 pinctrl_hog_1”这一行是被注释掉的也就是说并没有指定 CD 引脚的 pinctrl 信息那么 SD 卡驱动就没法设置 CD 引脚的复用功能啊这个不用担心因为在“iomuxc”节点下引用了 pinctrl_hog_1 这个节点所以 Linux 内核中的 iomuxc 驱动就会自动初始化 pinctrl_hog_1节点下的所有 PIN。注意到这里只是通过pinctrl子系统设置了引脚的复用、上下拉和驱动功能还没有关联CD和该引脚。继续看第 766 行属性“cd-gpios”描述了 SD 卡的 CD 引脚使用的哪个 IO。属性值一共有三个 我们来看一下这三个属性值的含义“gpio1”表示 CD 引脚所使用的 IO 属于 GPIO1 组“19” 表示 GPIO1 组的第 19 号 IO通过这两个值 SD 卡驱动程序就知道 CD 引脚使用了 GPIO1_IO19这 GPIO。“GPIO_ACTIVE_LOW”表示低电平有效如果改为“GPIO_ACTIVE_HIGH”就表示高电平有效。 这里的低电平高电平有效没明白待解决。根据上面这些信息SD 卡驱动程序就可以使用 GPIO1_IO19 来检测 SD 卡的 CD 信号了打开 imx6ull.dtsi在里面找到如下所示内容gpio1 节点信息描述了 GPIO1 控制器的所有信息重点就是 GPIO1 外设寄存器基地址以及兼 容 属 性 。 关 于 I.MX 系 列 SOC 的 GPIO 控 制 器 绑 定 信 息 请 查 看 文 档Documentation/devicetree/bindings/gpio/ fsl-imx-gpio.txt。第 505 行设置 gpio1 节点的 compatible 属性有两个分别为“fsl,imx6ul-gpio”和“fsl,imx35-gpio”在 Linux 内核中搜索这两个字符串就可以找到 I.MX6UL 的 GPIO 驱动程序。第 506 行reg 属性设置了 GPIO1 控制器的寄存器基地址为 0X0209C000大家可以打开《I.MX6ULL 参考手册》找到“Chapter 28:General Purpose Input/Output(GPIO)”章节第 28.5 小节有如图 45.2.2.1 所示的寄存器地址表从图 45.2.2.1 可以看出GPIO1 控制器的基地址就是 0X0209C000。第 509 行“gpio-controller”表示 gpio1 节点是个 GPIO 控制器。第 510 行“#gpio-cells”属性和“#address-cells”类似#gpio-cells 应该为 2表示一共有两个 cell第一个 cell 为 GPIO 编号比如“gpio1 3”就表示 GPIO1_IO03。第二个 cell 表示GPIO 极 性 如 果 为 0(GPIO_ACTIVE_HIGH) 的 话 表 示 高 电 平 有 效 如 果 为1(GPIO_ACTIVE_LOW)的话表示低电平有效。GPIO驱动程序简介gpio1 节点的 compatible 属性描述了兼容性在 Linux 内核中搜索“fsl,imx6ul-gpio”和 “fsl,imx35-gpio”这两个字符串查找 GPIO 驱动文件。drivers/gpio/gpio-mxc.c 就是 I.MX6ULL的 GPIO 驱动文件在此文件中有如下所示 of_device_id 匹配表第 156 行的 compatible 值为“fsl,imx35-gpio”和 gpio1 的 compatible 属性匹配因此 gpio-mxc.c 就是 I.MX6ULL 的 GPIO 控制器驱动文件。gpio-mxc.c 所在的目录为 drivers/gpio打开这个目录可以看到很多芯片的 gpio 驱动文件 “gpiolib”开始的文件是 gpio 驱动的核心文件如图 45.2.2.2 所示我们重点来看一下 gpio-mxc.c 这个文件在 gpio-mxc.c 文件中有如下所示内容可以看出 GPIO 驱动也是个平台设备驱动因此当设备树中的设备节点与驱动的 of_device_id 匹配以后 probe 函数就会执行在这里就是 mxc_gpio_probe 函数这个函数就是I.MX6ULL 的 GPIO 驱动入口函数。我们简单来分析一下 mxc_gpio_probe 这个函数函数内容如下第 405 行设备树节点指针。第 406 行定义一个结构体指针 port结构体类型为 mxc_gpio_port。gpio-mxc.c 的重点工作就是维护 mxc_gpio_portmxc_gpio_port 就是对 I.MX6ULL GPIO 的抽象。mxc_gpio_port 结构体定义如下mxc_gpio_port 的 bgc 成员变量很重要因为稍后的重点就是初始化 bgc。继续回到 mxc_gpio_probe 函数函数第 411 行调用 mxc_gpio_get_hw 函数获取 gpio 的硬件相关数据其实就是 gpio 的寄存器组函数 mxc_gpio_get_hw 里面有如下代码注意第 385 行mxc_gpio_hwdata 是个全局变量如果硬件类型是 IMX35_GPIO 的话设置mxc_gpio_hwdat 为 imx35_gpio_hwdata。对于 I.MX6ULL 而言硬件类型就是IMX35_GPIOimx35_gpio_hwdata 是个结构体变量描述了 GPIO 寄存器组内容如下大家将 imx35_gpio_hwdata 中的各个成员变量和图 45.2.2.1 中的 GPIO 寄存器表对比就会发现imx35_gpio_hwdata 结构体就是 GPIO 寄存器组结构。这样我们后面就可以通过mxc_gpio_hwdata 这个全局变量来访问 GPIO 的相应寄存器了。继续回到示例代码 45.2.2.5 的 mxc_gpio_probe 函数中第 417 行调用函数 platform_get_resource 获取设备树中内存资源信息也就是 reg 属性值。前面说了 reg 属性指定了 GPIO1 控制器的寄存器基地址为 0X0209C000在配合前面已经得到的mxc_gpio_hwdata这样 Linux 内核就可以访问 gpio1 的所有寄存器了。第 418 行调用 devm_ioremap_resource 函数进行内存映射得到 0x0209C000 在 Linux 内核中的虚拟地址。第 422、423 行通过 platform_get_irq 函数获取中断号第 422 行获取高 16 位 GPIO 的中断号第 423 行获取底 16 位 GPIO 中断号。第 428、429 行操作 GPIO1 的 IMR 和 ISR 这两个寄存器关闭 GPIO1 所有 IO 中断并且清除状态寄存器。第 438~448 行设置对应 GPIO 的中断服务函数不管是高 16 位还是低 16 位中断服务函数都是 mx3_gpio_irq_handler。第 450~453 行bgpio_init 函数第一个参数为 bgc是 bgpio_chip 结构体指针。bgpio_chip结构体有个 gc 成员变量gc 是个 gpio_chip 结构体类型的变量。gpio_chip 结构体是抽象出来的GPIO 控制器gpio_chip 结构体如下所示(有缩减)可以看出gpio_chip 大量的成员都是函数这些函数就是 GPIO 操作函数。bgpio_init 函数主 要 任 务 就 是 初 始 化 bgc-gc 。 bgpio_init 里 面 有 三 个 setup 函 数 bgpio_setup_io 、bgpio_setup_accessors 和 bgpio_setup_direction。这三个函数就是初始化 bgc-gc 中的各种有关GPIO 的操作比如输出输入等等。第 451~453 行的GPIO_PSR、GPIO_DR 和 GPIO_GDIR 都是 I.MX6ULL 的 GPIO 寄存器。这些寄存器地址会赋值给 bgc 参数的 reg_dat、reg_set、reg_clr和 reg_dir 这些成员变量。至此bgc 既有了对 GPIO 的操作函数又有了 I.MX6ULL 有关 GPIO的寄存器那么只要得到 bgc 就可以对 I.MX6ULL 的 GPIO 进行操作。继续回到mxc_gpio_probe 函数第461行调用函数gpiochip_add向Linux内核注gpio_chip也就是 port-bgc.gc。注册完成以后我们就可以在驱动中使用 gpiolib 提供的各个 API 函数。传统的gpio子系统API函数对于驱动开发人员设置好设备树以后就可以使用 gpio 子系统提供的 API 函数来操作指定的 GPIOgpio 子系统向驱动开发人员屏蔽了具体的读写寄存器过程。这就是驱动分层与分离的好处大家各司其职做好自己的本职工作即可。gpio 子系统提供的常用的 API 函数有下面几个1、gpio_request函数gpio_request 函数用于申请一个 GPIO 管脚在使用一个 GPIO 之前一定要使用gpio_request进行申请函数原型如下int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)函数参数和返回值含义如下gpio要申请的 gpio 标号使用 of_get_named_gpio 函数从设备树获取指定 GPIO 属性信息此函数会返回这个 GPIO 的标号。label给 gpio 设置个名字。返回值0申请成功其他值申请失败。2、gpio_free函数如果不使用某个 GPIO 了那么就可以调用 gpio_free 函数进行释放。函数原型如下void gpio_free(unsigned gpio)函数参数和返回值含义如下gpio要释放的 gpio 标号。返回值无。3、gpio_direction_input函数此函数用于设置某个 GPIO 为输入函数原型如下所示int gpio_direction_input(unsigned gpio)函数参数和返回值含义如下gpio要设置为输入的 GPIO 标号。返回值0设置成功负值设置失败。4、gpio_direction_output函数此函数用于设置某个 GPIO 为输出并且设置默认输出值函数原型如下int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)函数参数和返回值含义如下gpio要设置为输出的 GPIO 标号。valueGPIO 默认输出值。返回值0设置成功负值设置失败。5、gpio_get_value函数此函数用于获取某个 GPIO 的值(0 或 1)此函数是个宏定义所示#define gpio_get_value __gpio_get_value int __gpio_get_value(unsigned gpio)函数参数和返回值含义如下gpio要获取的 GPIO 标号。返回值非负值得到的 GPIO 值负值获取失败。6、gpio_set_value函数此函数用于设置某个 GPIO 的值此函数是个宏定义如下#define gpio_set_value __gpio_set_value void __gpio_set_value(unsigned gpio, int value)函数参数和返回值含义如下gpio要设置的 GPIO 标号。value要设置的值。返回值无关于 gpio 子系统常用的 API 函数就讲这些这些是我们用的最多的。设备树中添加gpio节点模板继续完成 45.1.3 中的 test 设备在 45.1.3 中我们已经讲解了如何创建 test 设备的 pinctrl 节点。本节我们来学习一下如何创建 test 设备的 GPIO 节点。1、创建test设备节点在根节点“/”下创建 test 设备子节点如下所示注意这里是设备一会儿设备要指定使用哪个引脚这个引脚需要先在pinctrl子系统里设置好。2、添加pinctrl信息在 45.1.3 中我们创建了 pinctrl_test 节点此节点描述了 test 设备所使用的 GPIO1_IO00 这个 PIN 的信息我们要将这节点添加到 test 设备节点中如下所示第 2 行添加 pinctrl-names 属性此属性描述 pinctrl 名字为“default”。第 3 行添加 pinctrl-0 节点此节点引用 45.1.3 中创建的 pinctrl_test 节点表示 tset 设备的所使用的 PIN 信息保存在 pinctrl_test 节点中所以最好还是写上不知道上面为啥要注释掉。3、添加GPIO属性信息我们最后需要在 test 节点中添加 GPIO 属性信息表明 test 所使用的 GPIO 是哪个引脚添加完成以后如下所示第 4 行test 设备所使用的 gpio。关于 pinctrl 子系统和 gpio 子系统就讲解到这里接下来就使用 pinctrl 和 gpio 子系统来驱动 I.MX6ULL-ALPHA 开发板上的 LED 灯。与gpio相关的OF函数注意以下这些of函数并不是gpio子系统提供的函数而是设备树机制提供的获取设备树中gpio信息相关的接口。在示例代码 45.2.4.3 中我们定义了一个名为“gpio”的属性gpio 属性描述了 test 这个设备所使用的 GPIO。在驱动程序中需要读取 gpio 属性内容Linux 内核提供了几个与 GPIO 有关的 OF 函数常用的几个 OF 函数如下所示1、of_gpio_named_count函数of_gpio_named_count 函数用于获取设备树某个属性里面定义了几个 GPIO 信息要注意的是空的 GPIO 信息也会被统计到比如上述代码的“gpios”节点一共定义了 4 个 GPIO但是有 2 个是空的没有实际的含义。通过 of_gpio_named_count 函数统计出来的 GPIO 数量就是 4 个此函数原型如下int of_gpio_named_count(struct device_node *np, const char *propname)函数参数和返回值含义如下np设备节点。propname要统计的 GPIO 属性。返回值正值统计到的 GPIO 数量负值失败。2、of_gpio_count函数和 of_gpio_named_count 函数一样但是不同的地方在于此函数统计的是“gpios”这个属性的 GPIO 数量而 of_gpio_named_count 函数可以统计任意属性的 GPIO 信息函数原型如下所示int of_gpio_count(struct device_node *np)函数参数和返回值含义如下np设备节点。返回值正值统计到的 GPIO 数量负值失败。3、of_get_named_gpio函数此函数获取 GPIO 编号因为 Linux 内核中关于 GPIO 的 API 函数都要使用 GPIO 编号此函数会将设备树中类似gpio5 7 GPIO_ACTIVE_LOW的属性信息转换为对应的 GPIO 编号此函数在驱动中使用很频繁函数原型如下int of_get_named_gpio(struct device_node *np, const char *propname, int index)函数参数和返回值含义如下np设备节点。propname包含要获取 GPIO 信息的属性名。indexGPIO 索引因为一个属性里面可能包含多个 GPIO此参数指定要获取哪个 GPIO的编号如果只有一个 GPIO 信息的话此参数为 0。返回值正值获取到的 GPIO 编号负值失败。实验程序编写本实验对应的例程路径为开发板光盘- 2、Linux 驱动例程- 5_gpioled。本章实验我们继续研究 LED 灯在第四十四章实验中我们通过设备树向 dtsled.c 文件传递相应的寄存器物理地址然后在驱动文件中配置寄存器。本章实验我们使用 pinctrl 和 gpio 子系统来完成 LED 灯驱动。修改设备树文件1、添加pinctrl节点I.MX6U-ALPHA 开发板上的 LED 灯使用了 GPIO1_IO03 这个 PIN打开 imx6ull-alientekemmc.dts在 iomuxc 节点的 imx6ul-evk 子节点下创建一个名为“pinctrl_led”的子节点节点内容如下所示第 3 行将 GPIO1_IO03 这个 PIN 复用为 GPIO1_IO03电气属性值为 0X10B0。2、添加LED设备节点在根节点“/”下创建 LED 灯节点节点名为“gpioled”节点内容如下第 6 行pinctrl-0 属性设置 LED 灯所使用的 PIN 对应的 pinctrl 节点。第 7 行led-gpio 属性指定了 LED 灯所使用的 GPIO在这里就是 GPIO1 的 IO03低电平有效。稍后编写驱动程序的时候会获取 led-gpio 属性的内容来得到 GPIO 编号因为 gpio 子系统的 API 操作函数需要 GPIO 编号。使用gpio子系统的前提是pin已经通过pinctrl子系统或者其他原始方式被复用为了gpio功能然后因为gpio也是被某个具体外设所使用所以通常还需要在具体外设的节点中关联上对应的gpio。关联分为两个部分通过pinctrl-names和pinctrl-x的形式来指定使用的是哪个pinctrl信息关联上具体的gpio控制器3、检查PIN是否被其他外设使用这一点非常重要很多初次接触设备树的驱动开发人员很容易因为这个小问题栽了大跟头因为我们所使用的设备树基本都是在半导体厂商提供的设备树文件基础上修改而来的而半导体厂商提供的设备树是根据自己官方开发板编写的很多 PIN 的配置和我们所使用的开发板不一样。比如 A 这个引脚在官方开发板接的是 I2C 的 SDA而我们所使用的硬件可能将 A 这个引脚接到了其他的外设比如 LED 灯上接不同的外设A 这个引脚的配置就不同。一个引脚一次只能实现一个功能如果 A 引脚在设备树中配置为了 I2C 的 SDA 信号那么 A 引脚就不能再配置为 GPIO否则的话驱动程序在申请 GPIO 的时候就会失败。检查 PIN 有没有被其他外设使用包括两个方面①、检查 pinctrl 设置。②、如果这个 PIN 配置为 GPIO 的话检查这个 GPIO 有没有被别的外设使用。在本章实验中 LED 灯使用的 PIN 为 GPIO1_IO03因此先检查 GPIO_IO03 这个 PIN 有没有被其他的 pinctrl 节点使用在 imx6ull-alientek-emmc.dts 中找到如下内容pinctrl_tsc 节点是 TSC(电阻触摸屏接口)的 pinctrl 节点从第 484 行可以看出默认情况下GPIO1_IO03 作为了 TSC 外设的 PIN。所以我们需要将第 484 行屏蔽掉和 C 语言一样在要屏蔽的内容前后加上“/*”和“*/”符号即可。其实在 I.MX6U-ALPHA 开发板上并没有用到 TSC接口所以第 482~485 行的内容可以全部屏蔽掉。因为本章实验我们将 GPIO1_IO03 这个 PIN 配置为了 GPIO所以还需要查找一下有没有其他的外设使用了 GPIO1_IO03在 imx6ull-alientek-emmc.dts 中搜索“gpio1 3”找到如下内容tsc 是 TSC 的外设节点从 726 行可以看出tsc 外设也使用了 GPIO1_IO03同样我们需要将这一行屏蔽掉。然后在继续搜索“gpio1 3”看看除了本章的 LED 灯以外还有没有其他的地方也使用了 GPIO1_IO03找到一个屏蔽一个。设备树编写完成以后使用“make dtbs”命令重新编译设备树然后使用新编译出来的imx6ull-alientek-emmc.dtb 文件启动 Linux 系统。启动成功以后进入“/proc/device-tree”目录中查看“gpioled”节点是否存在如果存在的话就说明设备树基本修改成功(具体还要驱动验证)结果如图 45.4.1.1 所示linux中gpio子系统的使用流程在Linux中GPIO子系统的使用流程主要涉及到设备树配置、驱动程序编写与注册、以及用户空间的应用开发。以下是详细的步骤设备树配置添加pinctrl节点在设备树文件通常是.dts或.dtsi文件中添加pinctrl节点来描述GPIO控制器的引脚复用和配置信息。这些节点定义了哪些引脚可以用作GPIO以及它们的默认功能和电气属性。添加设备节点除了pinctrl节点外还需要在设备树中添加具体的设备节点这些节点描述了使用GPIO的设备如LED、按钮等的相关信息包括它们连接到哪个GPIO引脚、是否使用中断等。编写驱动程序初始化GPIO子系统在驱动程序的初始化函数中首先需要调用相关函数来初始化GPIO子系统确保系统能够识别和管理GPIO设备。获取GPIO资源使用Linux内核提供的API函数如gpio_request、gpio_free等来请求和释放GPIO资源。这些函数允许驱动程序指定要操作的GPIO引脚并设置其初始状态如输入/输出方向、初始电平等。实现设备操作函数根据设备的具体需求实现相应的设备操作函数。例如对于LED设备可能需要实现打开和关闭LED的函数对于按钮设备则可能需要实现读取按钮状态的函数。注册设备驱动将编写好的驱动程序注册到Linux内核中使系统能够识别并加载该驱动。这通常涉及到填充特定的数据结构如platform_driver并调用platform_driver_register等函数进行注册。用户空间的应用开发访问GPIO设备在用户空间应用程序中可以通过读取和写入/sys/class/gpio目录下的文件来控制GPIO设备。例如向/sys/class/gpio/gpionumber/value文件写入“1”或“0”可以分别打开和关闭连接到该GPIO引脚的LED灯。处理中断事件如果设备使用了中断功能如按钮按下时触发中断则需要在用户空间应用程序中处理这些中断事件。这通常涉及到安装中断处理程序并在中断发生时执行相应的操作。总的来说通过遵循以上步骤可以在Linux系统中有效地使用GPIO子系统来控制硬件设备。这不仅简化了硬件控制的复杂性还提高了系统的可扩展性和可维护性。LED灯驱动程序编写设备树准备好以后就可以编写驱动程序了本章实验在第四十四章实验驱动文件 dtsled.c 的基础上修改而来。新建名为“5_gpioled”文件夹然后在 5_gpioled 文件夹里面创建 vscode 工程工作区命名为“gpioled”。工程创建好以后新建 gpioled.c 文件在 gpioled.c 里面输入如下内容第 41 行在设备结构体 gpioled_dev 中加入 led_gpio 这个成员变量此成员变量保存 LED等所使用的 GPIO 编号。第 55 行将设备结构体变量 gpioled 设置为 filp 的私有数据 private_data。第 85 行通过读取 filp 的 private_data 成员变量来得到设备结构体变量也就是 gpioled。这种将设备结构体设置为 filp 私有数据的方法在 Linux 内核驱动里面非常常见。第 96、97 行直接调用 gpio_set_value 函数来向 GPIO 写入数据实现开/关 LED 的效果。不需要我们直接操作相应的寄存器。第 133 行获取节点“/gpioled”。第 142 行通过函数 of_get_named_gpio 函数获取 LED 所使用的 LED 编号。相当于将gpioled 节点中的“led-gpio”属性值转换为对应的 LED 编号。第 150 行调用函数 gpio_direction_output 设置 GPIO1_IO03 这个 GPIO 为输出并且默认高电平这样默认就会关闭 LED 灯。可以看出 gpioled.c 文件中的内容和第四十四章的 dtsled.c 差不多只是取消掉了配置寄存器的过程改为使用 Linux 内核提供的 API 函数。在 GPIO 操作上更加的规范化符合Linux代码框架而且也简化了 GPIO 驱动开发的难度以后我们所有例程用到 GPIO 的地方都采用此方法。接下来的测试内容和之前一样就不赘述了。貌似并没有使用gpio_request呀gpio_request函数在以下几种情况下使用驱动初始化阶段硬件资源预留当驱动程序加载并开始初始化时需要确定要控制的GPIO引脚。此时调用gpio_request函数向内核请求特定编号的GPIO引脚的使用权以便后续对其进行操作和控制。这确保了该引脚在整个驱动程序运行期间被正确分配和使用避免了与其他设备或驱动程序产生冲突。设置引脚功能通过gpio_request函数请求GPIO引脚后可以进一步设置引脚的功能如将引脚配置为输入模式用于读取外部信号或者配置为输出模式用于控制外部设备等。设备操作之前确保独占访问权在对GPIO引脚进行读写操作之前必须先成功调用gpio_request函数获取该引脚的控制权。这样可以保证当前进程或驱动程序对引脚的独占访问防止其他进程或设备同时访问该引脚导致数据冲突或错误。避免冲突如果多个设备或驱动程序试图同时访问同一个GPIO引脚可能会导致系统不稳定或出现错误的结果。gpio_request函数的使用可以避免这种冲突确保每个设备或驱动程序都能正确地获取到自己所需的GPIO引脚资源。实现特定功能时根据需求动态申请在一些复杂的系统中设备的运行状态可能会根据不同的条件发生变化需要动态地控制不同的GPIO引脚。例如当某个事件发生时驱动程序可能需要临时申请一个特定的GPIO引脚来实现相应的功能如点亮一个指示灯、发送一个信号等。在这种情况下gpio_request函数可以在需要的时候被调用来请求所需的GPIO引脚。与其他硬件协同工作当设备需要与其他外部硬件设备进行通信或协同工作时可能需要通过GPIO引脚来传输信号或数据。在建立这种连接之前需要先使用gpio_request函数请求相应的GPIO引脚以便与外部设备进行正确的交互。综上所述gpio_request函数在Linux内核中扮演着至关重要的角色它确保了对GPIO引脚的安全、有效管理是实现硬件设备控制与交互不可或缺的一环。暂时搞不太明白后面再补充吧。我看这几个gpio的操作函数的参数都是gpio编号可以通过of_get_named_gpio 获得也不需要gpio_request的什么返回值所以gpio_request有啥意义使用了of_get_named_gpio 函数还需要使用gpio_request函数吗在使用of_get_named_gpio函数获取到 GPIO 编号后是否需要使用gpio_request函数取决于具体的应用场景和需求。以下是对此问题的详细分析需要使用gpio_request的情况独占访问需求如果需要在驱动程序中独占地使用某个 GPIO 引脚确保其他进程或设备无法同时访问该引脚那么就需要使用gpio_request函数来请求该 GPIO 引脚的控制权。这样可以保证对该引脚的操作是安全且唯一的避免与其他使用者产生冲突。配置引脚方向等操作若要对获取到的 GPIO 引脚进行进一步的配置如设置引脚方向为输入或输出、初始化引脚状态等通常需要先通过gpio_request函数成功请求该引脚后才能使用相关的配置函数如gpio_direction_input、gpio_direction_output等对其进行操作。规范的设备驱动开发在遵循 Linux 内核的设备驱动开发规范和最佳实践时即使在某些简单场景下可能看似可以直接使用获取到的 GPIO 编号进行操作但为了保证代码的可维护性、可扩展性和兼容性也应该先使用gpio_request函数来正确地请求和管理 GPIO 资源。可能不需要使用gpio_request的情况只读取信息如果仅仅是从设备树中获取 GPIO 引脚的编号或其他相关信息而不打算对该引脚进行实际的控制或配置操作那么可以不使用gpio_request函数。例如在一些只涉及硬件信息查询的场景中只需要知道某个 GPIO 引脚的存在和其编号即可无需进一步的交互。特殊的硬件抽象层或中间层处理在某些特定的硬件抽象层HAL或中间层实现中可能已经对 GPIO 资源的管理和访问进行了统一的处理和封装使得在上层应用或驱动程序中无需直接调用gpio_request函数来请求 GPIO 引脚。这种情况下开发者只需按照既定的接口和规范来使用 GPIO 资源即可无需关心底层的请求细节。综上所述一般情况下为了确保对 GPIO 引脚的正确控制和避免潜在的资源冲突建议在使用of_get_named_gpio函数获取到 GPIO 编号后根据具体的需求和使用场景来决定是否使用gpio_request函数来请求和管理该 GPIO 引脚。总结总体来说使用还是比较简单的。pinctrl就是在设备树里配置pin信息gpio子系统就是在设备树gpio的节点属性中引用pinctrl信息并指明要使用的是哪个gpio之后在驱动里正常获取设备节点并从属性里获取对应的gpio的编号这个编号应该是系统自动分配的最后就可以通过编号用对应的函数来操作gpio了。具体的初始化过程厂家维护的linux版本里就已经实现了。