Linux芯片级移植与底层驱动（基于3.7.4内核）(GPIO&&pinctrl&&clk)

7. pinctrl驱动许多SoC内部都包含pin控制器，通过pin控制器的寄存器，我们可以配置一个或者一组引脚的功能和特性。在软件上，Linux内核的pinctrl驱动可以操作pin控制器为我们完成如下工作：§ 枚举并且命名pin控制器可控制的所有引脚；§ 提供引脚复用的能力；§ 提供配置引脚的能力，如驱动能力、上拉下拉、开漏（open drain）等。

myxmu

4389人浏览 · 2014-04-04 17:59:04

myxmu · 2014-04-04 17:59:04 发布

6. GPIO驱动

在drivers/gpio下实现了通用的基于gpiolib的GPIO驱动，其中定义了一个通用的用于描述底层GPIO控制器的gpio_chip结构体，并要求具体的SoC实现gpio_chip结构体的成员函数，最后透过gpiochip_add()注册gpio_chip。

gpio_chip结构体封装了底层的硬件的GPIO enable/disable等操作，它定义为：

94struct gpio_chip {

95 const char *label;

96 struct device *dev;

97 struct module *owner;

99 int (*request)(struct gpio_chip *chip,

100 unsigned offset);

101 void (*free)(struct gpio_chip *chip,

102 unsigned offset);

103

104 int (*direction_input)(struct gpio_chip *chip,

105 unsigned offset);

106 int (*get)(struct gpio_chip *chip,

107 unsigned offset);

108 int (*direction_output)(structgpio_chip *chip,

109 unsigned offset, int value);

110 int (*set_debounce)(struct gpio_chip *chip,

111 unsigned offset, unsigned debounce);

112

113 void (*set)(struct gpio_chip *chip,

114 unsigned offset, int value);

115

116 int (*to_irq)(struct gpio_chip *chip,

117 unsigned offset);

118

119 void (*dbg_show)(struct seq_file *s,

120 struct gpio_chip *chip);

121 int base;

122 u16 ngpio;

123 const char *const*names;

124 unsigned can_sleep:1;

125 unsigned exported:1;

126

127#if defined(CONFIG_OF_GPIO)

128 /*

129 * If CONFIG_OF is enabled, then all GPIOcontrollers described in the

130 * device tree automatically may have an OF translation

131 */

132 struct device_node *of_node;

133 int of_gpio_n_cells;

134 int (*of_xlate)(struct gpio_chip *gc,

135 const structof_phandle_args *gpiospec, u32 *flags);

136#endif

137};

透过这层封装，每个具体的要用到GPIO的设备驱动都使用通用的GPIO API来操作GPIO，这些API主要用于GPIO的申请、释放和设置：

intgpio_request(unsigned gpio, const char *label);

voidgpio_free(unsigned gpio);

intgpio_direction_input(unsigned gpio);

intgpio_direction_output(unsigned gpio, int value);

intgpio_set_debounce(unsigned gpio, unsigned debounce);

intgpio_get_value_cansleep(unsigned gpio);

voidgpio_set_value_cansleep(unsigned gpio, int value);

intgpio_request_one(unsigned gpio, unsigned long flags, const char *label);

intgpio_request_array(const struct gpio *array, size_t num);

voidgpio_free_array(const struct gpio *array, size_t num);

intdevm_gpio_request(struct device *dev, unsigned gpio, const char *label);

intdevm_gpio_request_one(struct device *dev, unsigned gpio,

unsigned long flags,const char *label);

voiddevm_gpio_free(struct device *dev, unsigned int gpio);

注意，内核中针对内存、IRQ、时钟、GPIO、pinctrl都有devm_开头的API，使用这部分API的时候，内核会有类似于Java资源自动回收机制，因此在代码中做出错处理时，无需释放相关的资源。

对于GPIO而言，特别值得一提的是，内核会创建/sys结点 /sys/class/gpio/gpioN/，透过它我们可以echo值从而改变GPIO的方向、设置和获取GPIO的值。

在拥有Device Tree支持的情况之下，我们可以透过Device Tree来描述某GPIO控制器提供的GPIO引脚被具体设备使用的情况。在GPIO控制器对应的结点中，需定义#gpio-cells 和gpio-controller属性，具体的设备结点则透过xxx-gpios属性来引用GPIO控制器结点及GPIO引脚。

如VEXPRESS电路板 DT文件arch/arm/boot/dts/vexpress-v2m.dtsi中拥有如下GPIO控制器结点：

73 v2m_sysreg:sysreg@00000 {

74 compatible ="arm,vexpress-sysreg";

75 reg = <0x000000x1000>;

76 gpio-controller;

77 #gpio-cells =<2>;

78 };

VEXPRESS电路板上的MMC控制器会使用该结点GPIO控制器提供的GPIO引脚，则具体的mmci@05000设备结点的会通过-gpios属性引用GPIO:

111 mmci@05000 {

112 compatible ="arm,pl180", "arm,primecell";

113 reg =<0x05000 0x1000>;

114 interrupts =<9 10>;

115 cd-gpios = <&v2m_sysreg 0 0>;

116 wp-gpios =<&v2m_sysreg 1 0>;

117 …

121 };

其中的cd-gpios用于SD/MMC卡的detection，而wp-gpios用于写保护，MMC主机控制器驱动会透过如下方法获取这2个GPIO，详见于drivers/mmc/host/mmci.c：

1220static void mmci_dt_populate_generic_pdata(struct device_node *np,

1221 structmmci_platform_data *pdata)

1222{

1223 int bus_width = 0;

1224

1225 pdata->gpio_wp =of_get_named_gpio(np, "wp-gpios", 0);

1226 pdata->gpio_cd =of_get_named_gpio(np, "cd-gpios", 0);

…

}

7. pinctrl驱动

许多SoC内部都包含pin控制器，通过pin控制器的寄存器，我们可以配置一个或者一组引脚的功能和特性。在软件上，Linux内核的pinctrl驱动可以操作pin控制器为我们完成如下工作：

§ 枚举并且命名pin控制器可控制的所有引脚；

§ 提供引脚复用的能力；

§ 提供配置引脚的能力，如驱动能力、上拉下拉、开漏（open drain）等。

pinctrl和引脚

在特定SoC的pinctrl驱动中，我们需要定义引脚。假设有一个PGA封装的芯片的引脚排布如下：

A B C D E F G H

8 o o o o o o o o

7 o o o o o o o o

6 o o o o o o o o

5 o o o o o o o o

4 o o o o o o o o

3 o o o o o o o o

2 o o o o o o o o

1 o o o o o o o o

在pinctrl驱动初始化的时候，需要向pinctrl子系统注册一个pinctrl_desc描述符，在该描述符中包含所有引脚的列表。可以通过如下代码来注册这个pin控制器并命名其所有引脚：

59#include <linux/pinctrl/pinctrl.h>

61const struct pinctrl_pin_descfoo_pins[] = {

62 PINCTRL_PIN(0, "A8"),

63 PINCTRL_PIN(1, "B8"),

64 PINCTRL_PIN(2, "C8"),

65 ...

66 PINCTRL_PIN(61, "F1"),

67 PINCTRL_PIN(62, "G1"),

68 PINCTRL_PIN(63, "H1"),

69};

71static struct pinctrl_descfoo_desc = {

72 .name = "foo",

73 .pins = foo_pins,

74 .npins = ARRAY_SIZE(foo_pins),

75 .maxpin = 63,

76 .owner = THIS_MODULE,

77};

79int __init foo_probe(void)

80{

81 struct pinctrl_dev *pctl;

83 pctl = pinctrl_register(&foo_desc,<PARENT>, NULL);

84 if (IS_ERR(pctl))

85 pr_err("could not registerfoo pin driver\n");

86}

引脚组（pin group）

在pinctrl子系统中，支持将一组引脚绑定为同一功能。假设{ 0, 8, 16, 24 }这一组引脚承担SPI的功能，而{ 24, 25 }这一组引脚承担I²C接口功能。在驱动的代码中，需要体现这个分组关系，并且为这些分组实现pinctrl_ops的成员函数get_groups_count、get_groups_count和get_groups_count，将pinctrl_ops填充到前文pinctrl_desc的实例foo_desc中。

130#include <linux/pinctrl/pinctrl.h>

131

132struct foo_group {

133 const char *name;

134 const unsigned int *pins;

135 const unsigned num_pins;

136};

137

138static const unsigned int spi0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };

139static const unsigned int i2c0_pins[] = { 24, 25 };

140

141static const struct foo_group foo_groups[] = {

142 {

143 .name = "spi0_grp",

144 .pins = spi0_pins,

145 .num_pins =ARRAY_SIZE(spi0_pins),

146 },

147 {

148 .name = "i2c0_grp",

149 .pins = i2c0_pins,

150 .num_pins =ARRAY_SIZE(i2c0_pins),

151 },

152};

153

154

155static int foo_get_groups_count(struct pinctrl_dev *pctldev)

156{

157 return ARRAY_SIZE(foo_groups);

158}

159

160static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,

161 unsigned selector)

162{

163 return foo_groups[selector].name;

164}

165

166static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,

167 unsigned **const pins,

168 unsigned *const num_pins)

169{

170 *pins = (unsigned *) foo_groups[selector].pins;

171 *num_pins =foo_groups[selector].num_pins;

172 return 0;

173}

174

175static struct pinctrl_opsfoo_pctrl_ops = {

176 .get_groups_count =foo_get_groups_count,

177 .get_group_name = foo_get_group_name,

178 .get_group_pins = foo_get_group_pins,

179};

180

181

182static struct pinctrl_descfoo_desc = {

183 ...

184 .pctlops = &foo_pctrl_ops,

185};

get_groups_count()成员函数用于告知pinctrl子系统该SoC中合法的被选引脚组有多少个，而get_group_name()则提供引脚组的名字，get_group_pins()提供引脚组的引脚表。在设备驱动调用pinctrl通用API使能某一组引脚的对应功能时，pinctrl子系统的核心层会调用上述callback函数。

引脚配置

设备驱动有时候需要配置引脚，譬如可能把引脚设置为高阻或者三态（达到类似断连引脚的效果）,或通过某阻值将引脚上拉/下拉以确保默认状态下引脚的电平状态。驱动中可以自定义相应板级引脚配置API的细节，譬如某设备驱动可能通过如下代码将某引脚上拉：

#include<linux/pinctrl/consumer.h>

ret= pin_config_set("foo-dev", "FOO_GPIO_PIN",PLATFORM_X_PULL_UP);

其中的PLATFORM_X_PULL_UP由特定的pinctrl驱动定义。在特定的pinctrl驱动中，需要实现完成这些配置所需要的callback函数（pinctrl_desc的confops成员函数）：

222#include <linux/pinctrl/pinctrl.h>

223#include <linux/pinctrl/pinconf.h>

224#include "platform_x_pindefs.h"

225

226static int foo_pin_config_get(struct pinctrl_dev *pctldev,

227 unsigned offset,

228 unsigned long *config)

229{

230 struct my_conftype conf;

231

232 ... Find setting for pin @ offset ...

233

234 *config = (unsigned long) conf;

235}

236

237static int foo_pin_config_set(struct pinctrl_dev *pctldev,

238 unsigned offset,

239 unsigned long config)

240{

241 struct my_conftype *conf = (structmy_conftype *) config;

242

243 switch (conf) {

244 case PLATFORM_X_PULL_UP:

245 ...

246 }

247 }

248}

249

250static int foo_pin_config_group_get (struct pinctrl_dev *pctldev,

251 unsigned selector,

252 unsigned long *config)

253{

254 ...

255}

256

257static int foo_pin_config_group_set (struct pinctrl_dev *pctldev,

258 unsigned selector,

259 unsigned long config)

260{

261 ...

262}

263

264static struct pinconf_opsfoo_pconf_ops = {

265 .pin_config_get = foo_pin_config_get,

266 .pin_config_set = foo_pin_config_set,

267 .pin_config_group_get =foo_pin_config_group_get,

268 .pin_config_group_set =foo_pin_config_group_set,

269};

270

271/* Pin config operations are handled by some pin controller */

272static struct pinctrl_descfoo_desc = {

273 ...

274 .confops = &foo_pconf_ops,

275};

其中的pin_config_group_get()、pin_config_group_set()针对的是可同时配置一个引脚组的状态情况，而pin_config_get()、pin_config_set()针对的则是单个引脚的配置。

与GPIO子系统的交互

pinctrl驱动中所覆盖的引脚可能同时可作为GPIO用，内核的GPIO子系统和pinctrl子系统本来是并行工作的，但是有时候需要交叉映射，这种情况下，需要在pinctrl驱动中告知pinctrl子系统核心层GPIO与底层pinctrl驱动所管理的引脚之间的映射关系。假设pinctrl驱动中定义的引脚32~47与gpio_chip实例chip_a的GPIO对应，引脚64~71与gpio_chip实例chip_b的GPIO对应，即映射关系为：

chip a:

- GPIO range :[32 .. 47]

- pinrange : [32 .. 47]

chip b:

- GPIO range :[48 .. 55]

- pinrange : [64 .. 71]

则在特定pinctrl驱动中可以透过如下代码注册2个GPIO范围：

305struct gpio_chip chip_a;

306struct gpio_chip chip_b;

307

308static struct pinctrl_gpio_range gpio_range_a = {

309 .name = "chip a",

310 .id = 0,

311 .base = 32,

312 .pin_base = 32,

313 .npins = 16,

314 .gc = &chip_a;

315};

316

317static struct pinctrl_gpio_range gpio_range_b = {

318 .name = "chip b",

319 .id = 0,

320 .base = 48,

321 .pin_base = 64,

322 .npins = 8,

323 .gc = &chip_b;

324};

325

326{

327 struct pinctrl_dev *pctl;

328 ...

329 pinctrl_add_gpio_range(pctl,&gpio_range_a);

330 pinctrl_add_gpio_range(pctl,&gpio_range_b);

331}

在基于内核gpiolib的GPIO驱动中，若设备驱动需进行GPIO申请gpio_request()和释放gpio_free()，GPIO驱动则会调用pinctrl子系统中的pinctrl_request_gpio()和pinctrl_free_gpio()通用API,pinctrl子系统会查找申请的GPIO和pin的映射关系，并确认引脚是否被其他复用功能所占用。与pinctrl子系统通用层pinctrl_request_gpio()和pinctrl_free_gpio()API对应，在底层的具体pinctrl驱动中，需要实现pinmux_ops结构体的gpio_request_enable()和gpio_disable_free()成员函数。

除了gpio_request_enable()和gpio_disable_free()成员函数外，pinmux_ops结构体主要还用来封装pinmux功能enable/disable的callback函数，下面可以看到它更多的细节。

引脚复用（pinmux）

pinctrl驱动中可处理引脚复用，它定义了FUNCTIONS（功能），驱动可以设置某FUNCTIONS的enable或者disable。各个FUNCTIONS联合起来组成一个一维数组，譬如{ spi0, i2c0, mmc0 }就描述了3个不同的FUNCTIONS。

一个特定的功能总是要求一些引脚组（pingroup）来完成，引脚组的数量为可以为1个或者多个。假设对前文所描述的PGA封装的SoC而言，如下图：

387

388 A B C D E F G H

389 +---+

390 8 | o | o o o o o o o

391 | |

392 7 | o | o o o o o o o

393 | |

394 6 | o | o o o o o o o

395 +---+---+

396 5 | o | o | o o o o o o

397 +---+---+ +---+

398 4 o o o o o o | o | o

399 | |

400 3 o o o o o o | o | o

401 | |

402 2 o o o o o o | o | o

403 +-------+-------+-------+---+---+

404 1 | o o| o o | o o | o | o |

405 +-------+-------+-------+---+---+

I²C功能由{ A5, B5 }引脚组成，而在定义引脚描述的pinctrl_pin_desc结构体实例foo_pins的时候，将它们的序号定义为了{ 24, 25 } ；而SPI功能则由可以由{ A8, A7, A6, A5 }和 { G4, G3, G2, G1 }, 也即{ 0, 8, 16, 24 }和{ 38, 46, 54, 62 }两个引脚组完成（注意在整个系统中，引脚组的名字不会重叠）。

由此，功能和引脚组的组合就可以决定一组引脚在系统里的作用，因此在设置某组引脚的作用时，pinctrl的核心层会将功能的序号以及引脚组的序号传递给底层pinctrl驱动中相关的callback函数。

在整个系统中，驱动或板级代码调用pinmux相关的API获取引脚后，会形成一个（pinctrl、使用引脚的设备、功能、引脚组）的映射关系，假设在某电路板上，将让spi0 设备使用pinctrl0的fspi0功能以及gspi0引脚组，让i2c0设备使用pinctrl0的fi2c0功能和gi2c0引脚组，我们将得到如下的映射关系：

502 {

503 {"map-spi0", spi0, pinctrl0, fspi0,gspi0},

504 {"map-i2c0", i2c0, pinctrl0,fi2c0, gi2c0}

505 }

pinctrl子系统的核心会保证每个引脚的排他性，因此一个引脚如果已经被某设备用掉了，而其他的设备又申请该引脚行驶其他的功能或GPIO，则pinctrl核心层会让该次申请失败。

特定pinctrl驱动中pinmux相关的代码主要处理如何enable/disable某一{功能，引脚组}的组合，譬如，当spi0设备申请pinctrl0的fspi0功能和gspi0引脚组以便将gspi0引脚组配置为SPI接口时，相关的callback被组织进一个pinmux_ops结构体，而该结构体的实例最终成为前文pinctrl_desc的pmxops成员：

562#include <linux/pinctrl/pinctrl.h>

563#include <linux/pinctrl/pinmux.h>

564

565struct foo_group {

566 const char *name;

567 const unsigned int *pins;

568 const unsigned num_pins;

569};

570

571static const unsigned spi0_0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };

572static const unsigned spi0_1_pins[] = { 38, 46, 54, 62 };

573static const unsigned i2c0_pins[] = { 24, 25 };

574static const unsigned mmc0_1_pins[] = { 56, 57 };

575static const unsigned mmc0_2_pins[] = { 58, 59 };

576static const unsigned mmc0_3_pins[] = { 60, 61, 62, 63 };

577

578static const struct foo_group foo_groups[] = {

579 {

580 .name ="spi0_0_grp",

581 .pins = spi0_0_pins,

582 .num_pins =ARRAY_SIZE(spi0_0_pins),

583 },

584 {

585 .name ="spi0_1_grp",

586 .pins = spi0_1_pins,

587 .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_1_pins),

588 },

589 {

590 .name = "i2c0_grp",

591 .pins = i2c0_pins,

592 .num_pins =ARRAY_SIZE(i2c0_pins),

593 },

594 {

595 .name ="mmc0_1_grp",

596 .pins = mmc0_1_pins,

597 .num_pins =ARRAY_SIZE(mmc0_1_pins),

598 },

599 {

600 .name ="mmc0_2_grp",

601 .pins = mmc0_2_pins,

602 .num_pins =ARRAY_SIZE(mmc0_2_pins),

603 },

604 {

605 .name ="mmc0_3_grp",

606 .pins = mmc0_3_pins,

607 .num_pins =ARRAY_SIZE(mmc0_3_pins),

608 },

609};

610

611

612static int foo_get_groups_count(struct pinctrl_dev *pctldev)

613{

614 return ARRAY_SIZE(foo_groups);

615}

616

617static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,

618 unsigned selector)

619{

620 return foo_groups[selector].name;

621}

622

623static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,

624 unsigned **const pins,

625 unsigned *const num_pins)

626{

627 *pins = (unsigned *) foo_groups[selector].pins;

628 *num_pins =foo_groups[selector].num_pins;

629 return 0;

630}

631

632static struct pinctrl_ops foo_pctrl_ops = {

633 .get_groups_count =foo_get_groups_count,

634 .get_group_name = foo_get_group_name,

635 .get_group_pins = foo_get_group_pins,

636};

637

638struct foo_pmx_func {

639 const char *name;

640 const char * const *groups;

641 const unsigned num_groups;

642};

643

644static const char * const spi0_groups[] = { "spi0_0_grp","spi0_1_grp" };

645static const char * const i2c0_groups[] = { "i2c0_grp" };

646static const char * const mmc0_groups[] = { "mmc0_1_grp","mmc0_2_grp",

647 "mmc0_3_grp" };

648

649static const struct foo_pmx_func foo_functions[] = {

650 {

651 .name = "spi0",

652 .groups = spi0_groups,

653 .num_groups =ARRAY_SIZE(spi0_groups),

654 },

655 {

656 .name = "i2c0",

657 .groups = i2c0_groups,

658 .num_groups =ARRAY_SIZE(i2c0_groups),

659 },

660 {

661 .name = "mmc0",

662 .groups = mmc0_groups,

663 .num_groups =ARRAY_SIZE(mmc0_groups),

664 },

665};

666

667int foo_get_functions_count(struct pinctrl_dev *pctldev)

668{

669 return ARRAY_SIZE(foo_functions);

670}

671

672const char *foo_get_fname(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)

673{

674 return foo_functions[selector].name;

675}

676

677static int foo_get_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,

678 const char * const**groups,

679 unsigned * constnum_groups)

680{

681 *groups = foo_functions[selector].groups;

682 *num_groups =foo_functions[selector].num_groups;

683 return 0;

684}

685

686int foo_enable(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,

687 unsigned group)

688{

689 u8 regbit = (1 << selector + group);

690

691 writeb((readb(MUX)|regbit), MUX)

692 return 0;

693}

694

695void foo_disable(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,

696 unsigned group)

697{

698 u8 regbit = (1 << selector +group);

699

700 writeb((readb(MUX) & ~(regbit)),MUX)

701 return 0;

702}

703

704 structpinmux_ops foo_pmxops = {

705 .get_functions_count =foo_get_functions_count,

706 .get_function_name = foo_get_fname,

707 .get_function_groups = foo_get_groups,

708 .enable = foo_enable,

709 .disable = foo_disable,

710};

711

712/* Pinmux operations are handled by some pin controller */

713static struct pinctrl_desc foo_desc = {

714 ...

715 .pctlops = &foo_pctrl_ops,

716 .pmxops = &foo_pmxops,

717};

718

具体的pinctrl、使用引脚的设备、功能、引脚组的映射关系，可以在板文件中透过定义pinctrl_map结构体的实例来展开，如：

828static struct pinctrl_map __initdata mapping[] = {

829 PIN_MAP_MUX_GROUP("foo-i2c.o", PINCTRL_STATE_DEFAULT,"pinctrl-foo", NULL, "i2c0"),

830};

PIN_MAP_MUX_GROUP是一个快捷的宏，用于赋值pinctrl_map的各个成员：

88#define PIN_MAP_MUX_GROUP(dev, state, pinctrl, grp, func) \

89 { \

90 .dev_name = dev, \

91 .name = state, \

92 .type =PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP, \

93 .ctrl_dev_name = pinctrl, \

94 .data.mux = { \

95 .group = grp, \

96 .function = func, \

97 }, \

98 }

当然，这种映射关系最好是在DeviceTree中透过结点的属性进行，具体的结点属性的定义方法依赖于具体的pinctrl驱动，最终在pinctrl驱动中透过pinctrl_ops结构体的.dt_node_to_map()成员函数读出属性并建立映射表。

又由于1个功能可能可由2个不同的引脚组实现，可能形成如下对于同1个功能有2个可选引脚组的pinctrl_map：

staticstruct pinctrl_map __initdata mapping[] = {

PIN_MAP_MUX_GROUP("foo-spi.0","spi0-pos-A", "pinctrl-foo", "spi0_0_grp", "spi0"),

PIN_MAP_MUX_GROUP("foo-spi.0","spi0-pos-B", "pinctrl-foo", "spi0_1_grp", "spi0"),

};

在运行时，我们可以透过类似的API去查找并设置位置A的引脚组行驶SPI接口的功能：

954 p = devm_pinctrl_get(dev);

955 s = pinctrl_lookup_state(p, "spi0-pos-A");

956 ret = pinctrl_select_state(p, s);

或者可以更加简单地使用：

p =devm_pinctrl_get_select(dev, "spi0-pos-A");

若想运行时切换位置A和B的引脚组行使SPI的接口功能，代码结构类似：

1163foo_probe()

1164{

1165 /* Setup */

1166 p = devm_pinctrl_get(&device);

1167 if (IS_ERR(p))

1168 ...

1169

1170 s1 = pinctrl_lookup_state(foo->p," spi0-pos-A");

1171 if (IS_ERR(s1))

1172 ...

1173

1174 s2 = pinctrl_lookup_state(foo->p," spi0-pos-B");

1175 if (IS_ERR(s2))

1176 ...

1177}

1178

1179foo_switch()

1180{

1181 /* Enable on position A */

1182 ret = pinctrl_select_state(s1);

1183 if (ret < 0)

1184 ...

1185

1186 ...

1187

1188 /* Enable on position B */

1189 ret = pinctrl_select_state(s2);

1190 if (ret < 0)

1191 ...

1192

1193 ...

1194}

pinctrl子系统中定义了pinctrl_get_select_default()以及有devm_前缀的devm_ pinctrl_get_select() API，许多驱动如drivers/i2c/busses/i2c-imx.c、drivers/leds/leds-gpio.c、drivers/spi/spi-imx.c、drivers/tty/serial/omap-serial.c、sound/soc/mxs/mxs-saif.c都是透过这一API来获取自己的引脚组的。xxx_get_select_default()最终会调用

pinctrl_get_select(dev,PINCTRL_STATE_DEFAULT);

其中PINCTRL_STATE_DEFAULT定义为"default"，它描述了缺省状态下某设备的pinmux功能和引脚组映射情况。

8. clock驱动

在一个SoC中，晶振、PLL、divider和gate等会形成一个clock树形结构，在Linux 2.6中，也存有clk_get_rate()、clk_set_rate()、clk_get_parent()、clk_set_parent()等通用API，但是这些API由每个SoC单独实现，而且各个SoC供应商在实现方面的差异很大，于是内核增加了一个新的common clk框架以解决这个碎片化问题。之所以称为common clk，这个common主要体现在：

§ 统一的clk结构体，统一的定义于clk.h中的clk API，这些API会调用到统一的clk_ops中的callback函数；

这个统一的 clk结构体的定义如下：

struct clk {

const char *name;

const struct clk_ops *ops;

struct clk_hw *hw;

char **parent_names;

struct clk **parents;

struct clk *parent;

struct hlist_head children;

struct hlist_node child_node;

...

};

其中的clk_ops定义为：

struct clk_ops {

int (*prepare)(struct clk_hw *hw);

void (*unprepare)(struct clk_hw *hw);

int (*enable)(struct clk_hw *hw);

void (*disable)(struct clk_hw *hw);

int (*is_enabled)(struct clk_hw *hw);

unsigned long (*recalc_rate)(struct clk_hw *hw,

unsigned long parent_rate);

long (*round_rate)(struct clk_hw *hw,unsigned long,

unsigned long *);

int (*set_parent)(struct clk_hw *hw,u8 index);

u8 (*get_parent)(struct clk_hw *hw);

int (*set_rate)(struct clk_hw *hw,unsigned long);

void (*init)(struct clk_hw *hw);

};

§ 对于具体的SoC如何去实现针对自己SoC的clk驱动，如何提供硬件特定的callback函数的方法也进行了统一。

在common的clk结构体中，clk_hw是联系clk_ops中callback函数和具体硬件细节的纽带，clk_hw中只包含common clk结构体的指针以及具体硬件的init数据：

structclk_hw {

struct clk *clk;

const struct clk_init_data *init;

};

其中的clk_init_data包含了具体时钟的name、可能的parent的name的列表parent_names、可能的parent数量num_parents等，实际上这些name的匹配对建立时钟间的父子关系功不可没：

136struct clk_init_data {

137 const char *name;

138 const struct clk_ops *ops;

139 const char **parent_names;

140 u8 num_parents;

141 unsigned long flags;

142};

从clk核心层到具体芯片clk驱动的调用顺序为：

clk_enable(clk);

è clk->ops->enable(clk->hw);

通用的clk API（如clk_enable）在调用底层的clk结构体的clk_ops的成员函数（如clk->ops->enable）时，会将clk->hw传递过去。

一般在具体的驱动中会定义针对特定clk（如foo）的结构体，该结构体中包含clk_hw成员以及硬件私有数据：

structclk_foo {

struct clk_hw hw;

... hardware specific data goes here ...

};

并定义to_clk_foo()宏以便通过clk_hw获取clk_foo：

#defineto_clk_foo(_hw) container_of(_hw, struct clk_foo, hw)

在针对clk_foo的clk_ops的callback函数中我们便可以透过clk_hw和to_clk_foo最终获得硬件私有数据并访问硬件读写寄存器以改变时钟的状态：

structclk_ops clk_foo_ops {

.enable = &clk_foo_enable;

.disable = &clk_foo_disable;

};

intclk_foo_enable(struct clk_hw *hw)

{

struct clk_foo *foo;

foo = to_clk_foo(hw);

... perform magic on foo ...

return 0;

};

在具体的clk驱动中，需要透过clk_register()以及它的变体注册硬件上所有的clk，通过clk_register_clkdev()注册clk与使用clk的设备之间的映射关系，也即进行clk和使用clk的设备之间的绑定，这2个函数的原型为：

struct clk *clk_register(struct device *dev, structclk_hw *hw);

int clk_register_clkdev(struct clk *clk, const char*con_id,

const char*dev_fmt, ...);

另外，针对不同的clk类型（如固定频率的clk、clk gate、clkdivider等），clk子系统又提供了几个快捷函数以完成clk_register()的过程：

struct clk *clk_register_fixed_rate(struct device*dev, const char *name,

const char *parent_name, unsigned long flags,

unsigned long fixed_rate);

struct clk *clk_register_gate(struct device *dev,const char *name,

const char *parent_name, unsigned long flags,

void __iomem *reg, u8 bit_idx,

u8 clk_gate_flags, spinlock_t *lock);

struct clk *clk_register_divider(struct device *dev,const char *name,

const char *parent_name, unsigned long flags,

void __iomem *reg, u8 shift, u8 width,

u8 clk_divider_flags, spinlock_t *lock);

以drivers/clk/clk-prima2.c为例，该驱动对应的芯片SiRFprimaII外围接了一个26MHz的晶振和一个32.768KHz供给的RTC的晶振，在26MHz晶振的后面又有3个PLL，当然PLL后面又接了更多的clk结点，则我们看到它的相关驱动代码形如：

staticunsigned long pll_clk_recalc_rate(struct clk_hw *hw,

unsigned long parent_rate)

{

unsigned long fin = parent_rate;

struct clk_pll *clk = to_pllclk(hw);

…

}

staticlong pll_clk_round_rate(struct clk_hw *hw, unsigned long rate,

unsigned long *parent_rate)

{

…

}

staticint pll_clk_set_rate(struct clk_hw *hw, unsigned long rate,

unsigned long parent_rate)

{

…

}

staticstruct clk_ops std_pll_ops = {

.recalc_rate = pll_clk_recalc_rate,

.round_rate = pll_clk_round_rate,

.set_rate = pll_clk_set_rate,

};

staticconst char *pll_clk_parents[] = {

"osc",

};

staticstruct clk_init_data clk_pll1_init = {

.name = "pll1",

.ops = &std_pll_ops,

.parent_names = pll_clk_parents,

.num_parents = ARRAY_SIZE(pll_clk_parents),

};

staticstruct clk_init_data clk_pll2_init = {

.name = "pll2",

.ops = &std_pll_ops,

.parent_names = pll_clk_parents,

.num_parents = ARRAY_SIZE(pll_clk_parents),

};

staticstruct clk_init_data clk_pll3_init = {

.name = "pll3",

.ops = &std_pll_ops,

.parent_names = pll_clk_parents,

.num_parents = ARRAY_SIZE(pll_clk_parents),

};

staticstruct clk_pll clk_pll1 = {

.regofs = SIRFSOC_CLKC_PLL1_CFG0,

.hw = {

.init = &clk_pll1_init,

};

staticstruct clk_pll clk_pll2 = {

.regofs = SIRFSOC_CLKC_PLL2_CFG0,

.hw = {

.init = &clk_pll2_init,

};

staticstruct clk_pll clk_pll3 = {

.regofs = SIRFSOC_CLKC_PLL3_CFG0,

.hw = {

.init = &clk_pll3_init,

};

void__init sirfsoc_of_clk_init(void)

{

…

/* These are always available (RTC and26MHz OSC)*/

clk = clk_register_fixed_rate(NULL,"rtc", NULL,

CLK_IS_ROOT, 32768);

BUG_ON(!clk);

clk = clk_register_fixed_rate(NULL,"osc", NULL,

CLK_IS_ROOT, 26000000);

BUG_ON(!clk);

clk = clk_register(NULL, &clk_pll1.hw);

BUG_ON(!clk);

clk = clk_register(NULL, &clk_pll2.hw);

BUG_ON(!clk);

clk = clk_register(NULL, &clk_pll3.hw);

BUG_ON(!clk);

…

clk = clk_register(NULL, &clk_gps.hw);

BUG_ON(!clk);

clk_register_clkdev(clk, NULL,"a8010000.gps");

…

}

另外，目前内核更加倡导的方法是透过Device Tree来描述电路板上的clk树，以及clk和设备之间的绑定关系。通常我们需要在clk控制器的结点中定义#clock-cells属性，并且在clk驱动中透过of_clk_add_provider()注册clk控制器为一个clk树的提供者（provider），并建立系统中各个clk和index的映射表，如：

Clock ID

---------------------------

rtc 0

osc 1

pll1 2

pll2 3

pll3 4

mem 5

sys 6

security 7

dsp 8

gps 9

mf 10

…

在每个具体的设备中，对应的.dts结点上的clocks = <&clks index>属性指向其引用的clk控制器结点以及使用的clk的index，如：

gps@a8010000{

compatible ="sirf,prima2-gps";

reg = <0xa8010000 0x10000>;

interrupts = <7>;

clocks = <&clks 9>;

};

要特别强调的是，在具体的设备驱动中，一定要透过通用clk API来操作所有的clk，而不要直接透过读写clk控制器的寄存器来进行，这些API包括：

structclk *clk_get(struct device *dev, const char *id);

structclk *devm_clk_get(struct device *dev, const char *id);

intclk_enable(struct clk *clk);

intclk_prepare(struct clk *clk);

voidclk_unprepare(struct clk *clk);

voidclk_disable(struct clk *clk);

staticinline int clk_prepare_enable(struct clk *clk);

staticinline void clk_disable_unprepare(struct clk *clk);

unsignedlong clk_get_rate(struct clk *clk);

intclk_set_rate(struct clk *clk, unsigned long rate);

structclk *clk_get_parent(struct clk *clk);

intclk_set_parent(struct clk *clk, struct clk *parent);

值得一提的是，名称中含有prepare、unprepare字符串的API是内核后来才加入的，过去只有clk_enable和clk_disable。只有clk_enable和clk_disable带来的问题是，有时候，某些硬件的enable/disable clk可能引起睡眠使得enable/disable不能在原子上下文进行。加上prepare后，把过去的clk_enable分解成不可在原子上下文调用的clk_prepare（该函数可能睡眠）和可以在原子上下文调用的clk_enable。而clk_prepare_enable则同时完成prepare和enable的工作，当然也只能在可能睡眠的上下文调用该API。

Linux

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