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介绍PIN的功能和使用方法。

模块介绍

PINCTRL是PIN模块的控制器。

功能介绍​

Linux pinctrl模块包括两部分: pinctrl core和pin 控制器驱动。
pinctrl core主要有两个功能:

  • 提供pinctrl功能接口给其它驱动使用
  • 提供pin控制器设备注册与注销接口

pinctrl控制器驱动主要功能:

  • 驱动pin控制器硬件
  • 实现pin的管理和配置

源码结构介绍​

控制器驱动代码在drivers/pinctrl目录下：

drivers/pinctrl
|-- pinctrl-single.c

关键特性

特性​

特性特性说明
支持pin复用选择支持将pin设置成复用功能中一种
支持设置pin的属性支持设置pin的边沿检测、上下拉和驱动能力

配置介绍

主要包括驱动使能配置和dts配置

CONFIG配置​

CONFIG_PINCTRL 为pin控制器提供支持，默认情况，此选项为Y

Device Drivers
        Pin controllers (PINCTRL [=y])

CONFIG_PINCTRL_SINGLE 为k1 pinctrl控制器提供支持，默认情况，此选项为Y

Device Drivers  
        Pin controllers (PINCTRL [=y])
                One-register-per-pin type device tree based pinctrl driver (PINCTRL_SINGLE [=y])

pin 配置参数​

对 pin id、复用功能和属性进行定义。

详细定义内核目录include/dt-bindings/pinctrl/k1-x-pinctrl.h。

pin id​

即 pin 编号。

K1 pin 编号范围1~147，对应宏定义 GPIO_00 ~ GPIO_127。

pin 功能​

k1 pin 支持复用选择。

k1 pin 复用功能列表见K1 Pin Multiplex。

pin 的复用功能号为 0~7，分别定义为 MUX_MODE0 ~ MUX_MODE7。

pin 属性​

pin 的属性包括边沿检测、上下拉和驱动能力。

边沿检测​

采用功能 pin 唤醒系统时，设置产生唤醒事件的信号检测方式。

支持如下四种模式：

  • 边沿检测关闭：EDGE_NONE
  • 上升沿检测：EDGE_RISE
  • 下降沿检测：EDGE_FALL
  • 上升和下降沿：EDGE_BOTH

上下拉​

支持如下三种模式：

  • 上下拉禁止：PULL_DIS
  • 上拉：PULL_UP
  • 下拉：PULL_DOWN

驱动能力​

  1. pin 电压为 1.8v

分为 4 级，值越大，驱动能力越强。

  • PAD_1V8_DS0
  • PAD_1V8_DS1
  • PAD_1V8_DS2
  • PAD_1V8_DS3
  1. pin 电压为 3.3v

分为 7 级，值越大，驱动能力越强

  • PAD_3V_DS0
  • PAD_3V_DS1
  • PAD_3V_DS2
  • PAD_3V_DS3
  • PAD_3V_DS4
  • PAD_3V_DS5
  • PAD_3V_DS6
  • PAD_3V_DS7

pin 配置定义​

单个 pin 配置​

选定 pin 功能，设置 pin 的边沿检测，上下拉和驱动能力。

采用宏 K1X_PADCONF 进行设置, 格式为 pin_id, mux_mode, pin_config。

举例: 将 pin GPIO_00 设置为 gmac0 rxdv 功能，且关闭边沿检测，关闭上下拉，驱动能力设置为 2(1.8v)。

查看 k1 pin 功能复用列表 [K1 Pin Multiplex.xls]，GPIO_00 要设置成 gmac0 rxdv 功能，需要设置功能模式为 1, 即 MUX_MODE1。

设置如下:

K1X_PADCONF(GPIO_00,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rxdv */

定义一组 pin​

对控制器(如 gmac、pcie、usb 和 emmc 等)使用的功能 pin 组进行配置。

默认的功能 pin 组定义，内核目录下arch/riscv/boot/dts/spacemit/k1-x_pinctrl.dtsi。

  1. 功能 pin 组是否在 k1-x_pinctrl.dtsi 有定义，如果已定义且满足配置，直接使用；如果未定义或配置不满足，则按照第 2 步进行设置；
  2. 设置控制器使用的 pin 组

以 eth0 为例，假设开发板 eth0 pin 组使用 GPIO00~GPIO14、GPIO45，且 tx 需要使能上拉。

k1-x_pinctrl.dtsi 中 gmac0 pins 默认定义

pinctrl_gmac0: gmac0_grp {
        pinctrl-single,pins =<
            K1X_PADCONF(GPIO_00,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rxdv */
            K1X_PADCONF(GPIO_01,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d0 */
            K1X_PADCONF(GPIO_02,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d1 */
            K1X_PADCONF(GPIO_03,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_clk */
            K1X_PADCONF(GPIO_04,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d2 */
            K1X_PADCONF(GPIO_05,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d3 */
            K1X_PADCONF(GPIO_06,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d0 */
            K1X_PADCONF(GPIO_07,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d1 */
            K1X_PADCONF(GPIO_08,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx */
            K1X_PADCONF(GPIO_09,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d2 */
            K1X_PADCONF(GPIO_10,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d3 */
            K1X_PADCONF(GPIO_11,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_en */
            K1X_PADCONF(GPIO_12,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_mdc */
            K1X_PADCONF(GPIO_13,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_mdio */
            K1X_PADCONF(GPIO_14,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_int_n */
            K1X_PADCONF(GPIO_45,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_clk_ref */
        >;
};

tx pin 的上下拉功能不满足，默认定义为关闭上下拉，当前需要使能上拉。

有两种方法：

  1. 方案 dts 重写 pin 组默认定义
  2. 方案 dts 增加一组 pin 定义

下面分别进行介绍。

  1. 重写 pin 组默认定义

在方案 dts 文件中增加如下配置，重写 gmac0 默认配置，将 gmac0 tx 设置为上拉。

&pinctrl {
    pinctrl_gmac0: gmac0_grp {
        pinctrl-single,pins =<
            K1X_PADCONF(GPIO_00,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rxdv */
            K1X_PADCONF(GPIO_01,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d0 */
            K1X_PADCONF(GPIO_02,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d1 */
            K1X_PADCONF(GPIO_03,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_clk */
            K1X_PADCONF(GPIO_04,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d2 */
            K1X_PADCONF(GPIO_05,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d3 */
            K1X_PADCONF(GPIO_06,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_PULL | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d0 */
            K1X_PADCONF(GPIO_07,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_PULL | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d1 */
            K1X_PADCONF(GPIO_08,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx */
            K1X_PADCONF(GPIO_09,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_PULL | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d2 */
            K1X_PADCONF(GPIO_10,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_PULL | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d3 */
            K1X_PADCONF(GPIO_11,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_en */
            K1X_PADCONF(GPIO_12,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_mdc */
            K1X_PADCONF(GPIO_13,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_mdio */
            K1X_PADCONF(GPIO_14,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_int_n */
            K1X_PADCONF(GPIO_45,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_clk_ref */
        >;
    };
};
  1. 新定义 gmac0 pin 组

在方案 dts 文件中增加如下配置，将 gmac0 tx 设置为上拉。

&pinctrl {
    pinctrl_gmac0_1: gmac0_1_grp {
        pinctrl-single,pins =<
            K1X_PADCONF(GPIO_00,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rxdv */
            K1X_PADCONF(GPIO_01,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d0 */
            K1X_PADCONF(GPIO_02,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d1 */
            K1X_PADCONF(GPIO_03,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_clk */
            K1X_PADCONF(GPIO_04,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d2 */
            K1X_PADCONF(GPIO_05,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_rx_d3 */
            K1X_PADCONF(GPIO_06,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_PULL | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d0 */
            K1X_PADCONF(GPIO_07,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_PULL | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d1 */
            K1X_PADCONF(GPIO_08,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx */
            K1X_PADCONF(GPIO_09,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_PULL | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d2 */
            K1X_PADCONF(GPIO_10,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_PULL | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_d3 */
            K1X_PADCONF(GPIO_11,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_tx_en */
            K1X_PADCONF(GPIO_12,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_mdc */
            K1X_PADCONF(GPIO_13,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_mdio */
            K1X_PADCONF(GPIO_14,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_int_n */
            K1X_PADCONF(GPIO_45,    MUX_MODE1, (EDGE_NONE | PULL_DIS | PAD_1V8_DS2))   /* gmac0_clk_ref */
        >;
    };
};

pin 使用​

eth0 引用方案重写定义的 pinctrl_gmac0

eth0 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_gmac0>;
};

或者引用方案新增加的 pinctrl_gmac0_1

eth0 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_gmac0_1>;
};

接口描述

测试方法​

查看pin对应的寄存器值
devmem reg_addr

API介绍​

获取和释放设备pinctrl句柄

struct pinctrl *devm_pinctrl_get(struct device *dev);

释放设备pinctrl句柄

void devm_pinctrl_put(struct pinctrl *p);

查找pinctrl state 根据state_name 在pin control state holder中查找对应的pin control state.

struct pinctrl_state *pinctrl_lookup_state(struct pinctrl *p,
						 const char *name)

设定pinctrl state
对设备pins设置pinctrl state.

int pinctrl_select_state(struct pinctrl *p, struct pinctrl_state *state)

Debug介绍​

sysfs​

查看系统当前pinctrl控制信息和pin配置信息

/sys/kernel/debug/pinctrl
|-- d401e000.pinctrl-pinctrl-single
|   |-- gpio-ranges
|   |-- pingroups
|   |-- pinmux-functions
|   |-- pinmux-pins
|   |-- pinmux-select
|   `-- pins
|-- pinctrl-devices
|-- pinctrl-handles
|-- pinctrl-maps
`-- spacemit-pinctrl@spm8821
    |-- gpio-ranges
    |-- pinconf-groups
    |-- pinconf-pins
    |-- pingroups
    |-- pinmux-functions
    |-- pinmux-pins
    |-- pinmux-select
    `-- pins

d401e000.pinctrl-pinctrl-single

  • d401e000 pinctrl管理的pin详细信息。详见debugfs说明

pinctrl-devices

  • 系统中所有pinctrl控制器信息

pinctrl-handles/pinctrl-maps

  • 显示系统已请求的pin功能组信息

debugfs​

用于查看当前方案pin配置信息。包括系统中所有pins的使用情况，哪些用于gpio，哪些用于功能pin。

/sys/kernel/debug/pinctrl/d401e000.pinctrl-pinctrl-single
|-- gpio-ranges         //配置成gpio
|-- pingroups           //功能pin组
|-- pinmux-functions
|-- pinmux-pins
|-- pinmux-select      
`-- pins               //所有pins使用情况

FAQ