前面的兩篇文章（寄存器配置點亮LED與設(shè)備樹版的點亮LED）,其本質(zhì)都是通過寄存器配置，來控制LED的亮滅。

使用直接操作寄存器的方式，是將與LED有關(guān)的寄存器信息，直接寫到了LED的驅(qū)動代碼中，這也是一種比較常規(guī)的控制方式。但當(dāng)芯片的寄存器發(fā)了變動，就要對底層的驅(qū)動進(jìn)行重寫。

使用設(shè)備樹的方式，是將與LED有關(guān)的寄存器信息，寫到了設(shè)備樹文件中，這樣，當(dāng)設(shè)備的信息修改了，還可以通過設(shè)備樹的接口函數(shù)，來獲取設(shè)備信息，提高了驅(qū)動代碼的復(fù)用能力。

本篇介紹的Pinctrl子系統(tǒng)與GPIO子系統(tǒng)的方式，不需要再直接操作寄存器了，因為這兩個子系統(tǒng)已經(jīng)替我們實現(xiàn)了對寄存器的操作，我們只需要操作這兩個子系統(tǒng)提供的API函數(shù)即可。

1 Pinctrl子系統(tǒng)

Pintrl子系統(tǒng)，顧名思義，就是管理pin引腳的一個系統(tǒng)，比如要點亮LED，即要控制LED對應(yīng)引腳的高低電平，就要先通過Pintrl子系統(tǒng)將LED對應(yīng)的引腳復(fù)用為GPIO功能（這一點是不是和之前寄存器配置時使用的MUX寄存器的功能有點像）。

1.1 設(shè)備樹中iomuxc節(jié)點

如何使用Pintrl子系統(tǒng)呢？其實它也是要依賴設(shè)備樹的，先來了解一下設(shè)備樹里的iomuxc節(jié)點，這個節(jié)點是IOMUXC外設(shè)對應(yīng)的節(jié)點，負(fù)責(zé)IO功能的復(fù)用。

打開自己開發(fā)板對應(yīng)的設(shè)備樹文件（我的是imx6ull-myboard.dts），然后找到iomuxc節(jié)點，先來看一下其基本結(jié)構(gòu)：

&iomuxc {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&pinctrl_hog_1>;
	imx6ul-evk {
		pinctrl_hog_1: hoggrp-1 {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19	    0x17059 /* SD1 CD */
				MX6UL_PAD_GPIO1_IO05__USDHC1_VSELECT	0x17059 /* SD1 VSELECT */
				MX6UL_PAD_GPIO1_IO09__GPIO1_IO09        0x17059 /* SD1 RESET */
			>;
		};
        
		pinctrl_csi1: csi1grp {
			fsl,pins = <
				MX6UL_PAD_CSI_MCLK__CSI_MCLK		0x1b088
				MX6UL_PAD_CSI_PIXCLK__CSI_PIXCLK	0x1b088
				MX6UL_PAD_CSI_VSYNC__CSI_VSYNC		0x1b088
				MX6UL_PAD_CSI_HSYNC__CSI_HSYNC		0x1b088
				MX6UL_PAD_CSI_DATA00__CSI_DATA02	0x1b088
				MX6UL_PAD_CSI_DATA01__CSI_DATA03	0x1b088
				MX6UL_PAD_CSI_DATA02__CSI_DATA04	0x1b088
				MX6UL_PAD_CSI_DATA03__CSI_DATA05	0x1b088
				MX6UL_PAD_CSI_DATA04__CSI_DATA06	0x1b088
				MX6UL_PAD_CSI_DATA05__CSI_DATA07	0x1b088
				MX6UL_PAD_CSI_DATA06__CSI_DATA08	0x1b088
				MX6UL_PAD_CSI_DATA07__CSI_DATA09	0x1b088
			>;
		};
        //省略...

這里以pinctrl_hog_1插拔子節(jié)點為例進(jìn)行分析，它是和熱插拔有關(guān)的Pin集合，比如USB OTG的ID引腳，pinctrl_csi1子節(jié)點是csi外設(shè)所使用的PIN，本篇需要控制LED的亮滅，就需要新建一個對應(yīng)的節(jié)點，然后將這個自定義外設(shè)的所有Pin配置信息都放到這個子節(jié)點中。

1.2 宏定義的含義解析

對于pinctrl_hog_1這個字節(jié)點，注意其中的：

MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19	    0x17059 /* SD1 CD */

這就是對Pin引腳的配置，配置包括兩方面：一是設(shè)置Pin的復(fù)用功能，二是設(shè)置Pin的電氣特性。

前面的MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19這個宏定義， 定義在arch/arm/boot/dts/imx6ul-pinfunc.h中（注意imx6ull.dtsi會引用imx6ull-pinfunc.h，而imx6ull-pinfunc.h又會引用imx6ul-pinfunc.h）

這里一共有8 個以MX6UL_PAD_UART1_RTS_B開頭的宏定義，分別代表這個IO的8種不同的功能。

另外，這個宏定義的值，被分為了5段，每段的值都有具體的含義：

0x0090 mux_reg寄存器偏移地址

0x031C conf_reg寄存器偏移地址

0x0000 input_reg寄存器偏移地址(這里無效)

0x5 mux_reg寄存器的值

0x0 input_reg寄存器值(這里無效)

2 GPIO子系統(tǒng)

GPIO子系統(tǒng)，顧名思義，就是管理GPIO功能的一個系統(tǒng)，其作用是初始化配置GPIO（這一點是不是和之前寄存器配置時使用的PAD寄存器的功能有點像），并提供對外的API接口。使用GPIO子系統(tǒng)后，就不需要自己操作寄存器，通過調(diào)用GPIO子系統(tǒng)提供的API函數(shù)即可實現(xiàn)對GPIO的控制。

2.1 設(shè)備樹中g(shù)pio信息

仍以熱插拔節(jié)點為例：

UART1_RTS_B復(fù)用為GPIO1_IO19，通過讀取其高低電平來判斷SD卡有沒有插入。

那SD卡驅(qū)動程序怎么知道CD引腳連接的GPIO1_IO19呢？還是需要設(shè)備樹告訴驅(qū)動，在設(shè)備樹中SD卡節(jié)點下添加一個屬性來描述SD卡的 CD 引腳就行了：

屬cd-gpios描述了SD卡的CD引腳使用的哪個IO，屬性值一共有三個：

&gpio1 表示CD引腳所使用的IO屬于GPIO1組

19 表示GPIO1組的第19號IO

GPIO_ACTIVE_LOW 表示低電平有效

根據(jù)上面這些信息，SD卡驅(qū)動程序就可以使用GPIO1_IO19來檢測SD卡的CD信號了

2.2 gpio子系統(tǒng)API函數(shù)

2.2.1 gpio_request/free

gpio_request

用于申請一個GPIO管腳

/**
 * gpio: 要申請的gpio標(biāo)號(使用of_get_named_gpio函數(shù)從設(shè)備樹獲取指定GPIO屬性信息時返回的標(biāo)號)
 * label: 給gpio設(shè)置個名字
 * return: 0-申請成功 其他值-申請失敗
 */
int gpio_request(unsigned gpio,  const char *label)

gpio_free

用于釋放一個GPIO管腳

/**
 * gpio: 要釋放的gpio標(biāo)號
 * return
 */
void gpio_free(unsigned gpio) 

2.2.2 gpio_direction_input/output

gpio_direction_input

用于設(shè)置某個GPIO為輸入

/**
 * gpio: 要設(shè)置為輸入的GPIO標(biāo)號
 * return: 0-設(shè)置成功 負(fù)值-設(shè)置失敗
 */
int gpio_direction_input(unsigned gpio)

gpio_direction_output

此函數(shù)用于設(shè)置某個GPIO為輸出，并且設(shè)置默認(rèn)輸出值

/**
 * gpio: 要設(shè)置為輸出的GPIO標(biāo)號
 * value: GPIO默認(rèn)輸出值
 * return 0-設(shè)置成功 負(fù)值-設(shè)置失敗
 */
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value) 

2.2.3 gpio_get_value/set_value

gpio_get_value

此函數(shù)用于獲取某個GPIO的值(0 或 1)

#define gpio_get_value  __gpio_get_value
/**
 * gpio: 要獲取的gpio標(biāo)號
 * return: 非負(fù)值-得到的gpio值 負(fù)值-獲取失敗
 */
int __gpio_get_value(unsigned gpio)

gpio_set_value

用于設(shè)置某個GPIO的值

#define gpio_set_value  __gpio_set_value 
/**
 * gpio: 要設(shè)置的gpio標(biāo)號
 * value: 要設(shè)置的值
 * return
 */
void __gpio_set_value(unsigned gpio, int value)

2.3 與gpio相關(guān)的OF函數(shù)

2.3.1 of_gpio_named_count

用于獲取設(shè)備樹某個屬性里面定義了幾個GPIO信息

/**
 * np: 設(shè)備節(jié)點
 * propname: 要統(tǒng)計的gpio屬性
 * return: 正值-統(tǒng)計到的gpio數(shù)量 負(fù)值-失敗
 */
int of_gpio_named_count(struct device_node *np, const char  *propname) 

2.3.2 of_gpio_count

統(tǒng)計“gpios”這個屬性的gpio數(shù)量

/**
 * np: 設(shè)備節(jié)點
 * return: 正值-統(tǒng)計到的gpio數(shù)量 負(fù)值-失敗
 */
int of_gpio_count(struct device_node *np) 

2.3.3 of_get_named_gpio

獲取GPIO編號

/**
 * np: 設(shè)備節(jié)點
 * propname: 包含要獲取gpio信息的屬性名
 * index: gpio索引(一個屬性里面可能包含多個gpio)
 * return: 正值-獲取到的gpio編號 負(fù)值-失敗
 */
int of_get_named_gpio(struct device_node *np, 
                              const char *propname,   
                                     int index) 

3 Pinctr版LED驅(qū)動程序

上面介紹了Pinctrl子系統(tǒng)與GPIO子系統(tǒng)的基本情況，下面就來使用它們來實現(xiàn)LED的亮滅控制。

3.1 修改設(shè)備樹文件

修改imx6ull-myboard.dts，在iomuxc節(jié)點的imx6ull-evk字節(jié)點下創(chuàng)建一個名為pinctrl_led的子節(jié)點，節(jié)點內(nèi)容如下：

pinctrl_gpioled: ledgrp{
    fsl,pins = <
        MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER3__GPIO5_IO03    0x10b0
        >;
};

MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER3__GPIO5_IO03 表示將該io復(fù)用為GPIO

0x10b0 表示對PAD寄存器的配置值，具體含義為如下，之前的文章(驅(qū)動開發(fā)4--點亮LED(寄存器版))介紹過。

/*寄存器SW_PAD_SNVS_TAMPER3設(shè)置IO屬性
     *bit 16:0 HYS關(guān)閉
     *bit [15:14]: 00 默認(rèn)下拉
     *bit [13]: 0 kepper功能
     *bit [12]: 1 pull/keeper使能
     *bit [11]: 0 關(guān)閉開路輸出
     *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
     *bit [5:3]: 110 R0/6驅(qū)動能力
     *bit [0]: 0 低轉(zhuǎn)換率
     */

在根節(jié)點下創(chuàng)建名為gpioled的LED節(jié)點，內(nèi)容如下：

/*pinctrl led*/
gpioled {
    compatible = "myboard,gpioled";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_gpioled>;
    led-gpios = <&gpio5 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    status = "okay";
};

pinctrl-0 設(shè)置 LED所使用的PIN對應(yīng)的pinctrl節(jié)點

led-gpio 指定了LED所使用的GPIO，這里是GPIO5的IO03，低電平有效

3.2 檢查引腳是否使用沖突

因為我的開發(fā)板使用的設(shè)備樹文件(imx6ull-myboard.dts)是從NXP官方提供的設(shè)備樹文件(imx6ull-14x14-evk.dts)上修改而來的，可能某些引腳的配置與自己的開發(fā)板不一樣，需要檢查一下是否有使用沖突。

本次添加的這個MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER3__GPIO5_IO03與文件中的其它引腳沒有出現(xiàn)沖突，因此無需修改。

3.3 修改LED驅(qū)動文件

在上一篇的設(shè)備樹版的驅(qū)動文件上進(jìn)行修改，主要修改內(nèi)容如下。

頭文件需要添加一個：

#include 

設(shè)備結(jié)構(gòu)體改為gpio_led:

/* gpioled設(shè)備結(jié)構(gòu)體 */
struct gpioled_dev{
    dev_t         devid;    /* 設(shè)備號   */
    struct cdev   cdev;     /* cdev     */
    struct class  *class;   /* 類       */
    struct device *device;  /* 設(shè)備     */
    int           major;    /* 主設(shè)備號 */
    int           minor;    /* 次設(shè)備號 */
    struct device_node *nd; /* 設(shè)備節(jié)點 */
    int           led_gpio; /* led使用的GPIO編號*/
};

struct gpioled_dev gpioled;    /* led設(shè)備 */

硬件初始化部分是主要修改的內(nèi)容，這次就不需要從設(shè)備樹讀取寄存器操作了，也不需要自己再進(jìn)行I/O內(nèi)存映射了，而實使用gpio子系統(tǒng)的API函數(shù)來對LED的GPIO進(jìn)行配置：

static int gpioled_hardware_init(void)
{
    int ret;

    /* 獲取設(shè)備樹中的屬性數(shù)據(jù) */
    /* 1、獲取設(shè)備節(jié)點：gpioled */
    gpioled.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
    if(gpioled.nd == NULL) 
    {
        printk("gpioled node not find!\r\n");
        return -EINVAL;
    } 
    else 
    {
        printk("gpioled node find!\r\n");
    }

    /* 2、獲取gpio屬性, 得到LED編號 */
    gpioled.led_gpio = of_get_named_gpio(gpioled.nd, "led-gpio", 0);
    if(gpioled.led_gpio < 0) 
    {
        printk("can't get led-gpio!\r\n");
        return -EINVAL;
    } 
    else 
    {
        printk("led-gpio num = %d\r\n", gpioled.led_gpio);
    }

    /* 3、設(shè)置GPIO為輸出, 并默認(rèn)關(guān)閉LED */
    ret = gpio_direction_output(gpioled.led_gpio, 1);
    if(ret < 0)
    {
        printk("can't set led-gpio!\r\n");
    }
    
    return 0;
}

開關(guān)LED時，也不需要再直接操作寄存器了，也是使用API函數(shù)來操作：

static ssize_t gpioled_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	//省略...

    if(ledstat == LEDON) 
    {    
        gpio_set_value(dev->led_gpio, 0);         /* 打開LED燈 */
        printk("led on!\n");
    } 
    else if(ledstat == LEDOFF) 
    {
        gpio_set_value(dev->led_gpio, 1);        /* 關(guān)閉LED燈 */
        printk("led off!\n");
    }
    
    return 0;
}

4 實驗測試

4.1 編譯程序

編譯設(shè)備樹文件（.dtb），和上篇設(shè)備樹點亮LED的實驗一樣，先將設(shè)備樹文件復(fù)制到nfs文件系統(tǒng)位置，再從網(wǎng)絡(luò)啟動開發(fā)板，串口中查看設(shè)備樹中是否有添加的gpioled節(jié)點：

編譯LED驅(qū)動文件（.ko），復(fù)制到rootfs/lib/modules/4.1.15目錄中：

LED應(yīng)用程序不需要改，仍使用之前寄存器版點亮LED實驗時使用的程序即可。

4.2 測試

測試方式與之前的一樣，都是先加載驅(qū)動文件，然后調(diào)用應(yīng)用程序來控制LED的亮滅：

效果和之前的寄存器版點亮LED與設(shè)備樹版點亮LED的效果一樣

5 總結(jié)

本篇介紹了使用Pinctrl子系統(tǒng)與GPIO子系統(tǒng)的方式來點亮LED，與之前的寄存器版點亮LED與設(shè)備樹版點亮LED的最大區(qū)別在于不需要直接操作寄存器了，而是使用API函數(shù)來配置GPIO，具體操作寄存器在過程在API函數(shù)內(nèi)部實現(xiàn)，我們無需在進(jìn)行繁瑣的寄存器操作。

本篇與上一篇的設(shè)備樹版點亮LED的程序編寫流程基本一致，因為都是要使用設(shè)備樹，與上一篇的主要區(qū)別就在于，不需要將寄存器信息寫入設(shè)備樹，再從設(shè)備樹獲取出來手動配置寄存器了。

審核編輯：符乾江