前面的兩篇文章（寄存器配置點亮LED與設備樹版的點亮LED）,其本質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有關的寄存器信息，直接寫到了LED的驅動代碼中，這也是一種比較常規的控制方式。但當芯片的寄存器發了變動，就要對底層的驅動進行重寫。

使用設備樹的方式，是將與LED有關的寄存器信息，寫到了設備樹文件中，這樣，當設備的信息修改了，還可以通過設備樹的接口函數，來獲取設備信息，提高了驅動代碼的復用能力。

本篇介紹的Pinctrl子系統與GPIO子系統的方式，不需要再直接操作寄存器了，因為這兩個子系統已經替我們實現了對寄存器的操作，我們只需要操作這兩個子系統提供的API函數即可。

1 Pinctrl子系統

Pintrl子系統，顧名思義，就是管理pin引腳的一個系統，比如要點亮LED，即要控制LED對應引腳的高低電平，就要先通過Pintrl子系統將LED對應的引腳復用為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 設備樹中iomuxc節點

如何使用Pintrl子系統呢？其實它也是要依賴設備樹的，先來了解一下設備樹里的iomuxc節點，這個節點是IOMUXC外設對應的節點，負責IO功能的復用。

打開自己開發板對應的設備樹文件（我的是imx6ull-myboard.dts），然后找到iomuxc節點，先來看一下其基本結構：

&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插拔子節點為例進行分析，它是和熱插拔有關的Pin集合，比如USB OTG的ID引腳，pinctrl_csi1子節點是csi外設所使用的PIN，本篇需要控制LED的亮滅，就需要新建一個對應的節點，然后將這個自定義外設的所有Pin配置信息都放到這個子節點中。

1.2 宏定義的含義解析

對于pinctrl_hog_1這個字節點，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：一是設置Pin的復用功能，二是設置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

GPIO子系統，顧名思義，就是管理GPIO功能的一個系統，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子系統后，就不需要自己操作寄存器，通過調用GPIO子系統提供的API函數即可實現對GPIO的控制。

2.1 設備樹中gpio信息

仍以熱插拔節點為例：

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

那SD卡驅動程序怎么知道CD引腳連接的GPIO1_IO19呢？還是需要設備樹告訴驅動，在設備樹中SD卡節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

根據上面這些信息，SD卡驅動程序就可以使用GPIO1_IO19來檢測SD卡的CD信號了

2.2 gpio子系統API函數

2.2.1 gpio_request/free

gpio_request

用于申請一個GPIO管腳

/**
 * gpio: 要申請的gpio標號(使用of_get_named_gpio函數從設備樹獲取指定GPIO屬性信息時返回的標號)
 * label: 給gpio設置個名字
 * 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標號
 * return
 */
void gpio_free(unsigned gpio) 

2.2.2 gpio_direction_input/output

gpio_direction_input

用于設置某個GPIO為輸入

/**
 * gpio: 要設置為輸入的GPIO標號
 * return: 0-設置成功 負值-設置失敗
 */
int gpio_direction_input(unsigned gpio)

gpio_direction_output

此函數用于設置某個GPIO為輸出，并且設置默認輸出值

/**
 * gpio: 要設置為輸出的GPIO標號
 * value: GPIO默認輸出值
 * return 0-設置成功 負值-設置失敗
 */
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標號
 * return: 非負值-得到的gpio值 負值-獲取失敗
 */
int __gpio_get_value(unsigned gpio)

gpio_set_value

用于設置某個GPIO的值

#define gpio_set_value  __gpio_set_value 
/**
 * gpio: 要設置的gpio標號
 * value: 要設置的值
 * return
 */
void __gpio_set_value(unsigned gpio, int value)

2.3 與gpio相關的OF函數

2.3.1 of_gpio_named_count

用于獲取設備樹某個屬性里面定義了幾個GPIO信息

/**
 * np: 設備節點
 * propname: 要統計的gpio屬性
 * return: 正值-統計到的gpio數量 負值-失敗
 */
int of_gpio_named_count(struct device_node *np, const char  *propname) 

2.3.2 of_gpio_count

統計“gpios”這個屬性的gpio數量

/**
 * np: 設備節點
 * return: 正值-統計到的gpio數量 負值-失敗
 */
int of_gpio_count(struct device_node *np) 

2.3.3 of_get_named_gpio

獲取GPIO編號

/**
 * np: 設備節點
 * 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 負值-失敗
 */
int of_get_named_gpio(struct device_node *np, 
                              const char *propname,   
                                     int index) 

3 Pinctr版LED驅動程序

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

3.1 修改設備樹文件

修改imx6ull-myboard.dts，在iomuxc節點的imx6ull-evk字節點下創建一個名為pinctrl_led的子節點，節點內容如下：

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(驅動開發4--點亮LED(寄存器版))介紹過。

/*寄存器SW_PAD_SNVS_TAMPER3設置IO屬性
     *bit 16:0 HYS關閉
     *bit [15:14]: 00 默認下拉
     *bit [13]: 0 kepper功能
     *bit [12]: 1 pull/keeper使能
     *bit [11]: 0 關閉開路輸出
     *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
     *bit [5:3]: 110 R0/6驅動能力
     *bit [0]: 0 低轉換率
     */

在根節點下創建名為gpioled的LED節點，內容如下：

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

pinctrl-0 設置 LED所使用的PIN對應的pinctrl節點

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

因為我的開發板使用的設備樹文件(imx6ull-myboard.dts)是從NXP官方提供的設備樹文件(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沖突，因此無需修改。

3.3 修改LED驅動文件

在上一篇的設備樹版的驅動文件上進行修改，主要修改內容如下。

頭文件需要添加一個：

#include 

設備結構體改為gpio_led:

/* gpioled設備結構體 */
struct gpioled_dev{
    dev_t         devid;    /* 設備號   */
    struct cdev   cdev;     /* cdev     */
    struct class  *class;   /* 類       */
    struct device *device;  /* 設備     */
    int           major;    /* 主設備號 */
    int           minor;    /* 次設備號 */
    struct device_node *nd; /* 設備節點 */
    int           led_gpio; /* led使用的GPIO編號*/
};

struct gpioled_dev gpioled;    /* led設備 */

硬件初始化部分是主要修改的內容，這次就不需要從設備樹讀取寄存器操作了，也不需要自己再進行I/O內存映射了，而實使用gpio子系統的API函數來對LED的GPIO進行配置：

static int gpioled_hardware_init(void)
{
    int ret;

    /* 獲取設備樹中的屬性數據 */
    /* 1、獲取設備節點：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、設置GPIO為輸出, 并默認關閉LED */
    ret = gpio_direction_output(gpioled.led_gpio, 1);
    if(ret < 0)
    {
        printk("can't set led-gpio!\r\n");
    }
    
    return 0;
}

開關LED時，也不需要再直接操作寄存器了，也是使用API函數來操作：

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);        /* 關閉LED燈 */
        printk("led off!\n");
    }
    
    return 0;
}

4 實驗測試

4.1 編譯程序

編譯設備樹文件（.dtb），和上篇設備樹點亮LED的實驗一樣，先將設備樹文件復制到nfs文件系統位置，再從網絡啟動開發板，串口中查看設備樹中是否有添加的gpioled節點：

編譯LED驅動文件（.ko），復制到rootfs/lib/modules/4.1.15目錄中：

LED應用程序不需要改，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，都是先加載驅動文件，然后調用應用程序來控制LED的亮滅：

效果和之前的寄存器版點亮LED與設備樹版點亮LED的效果一樣

5 總結

本篇介紹了使用Pinctrl子系統與GPIO子系統的方式來點亮LED，與之前的寄存器版點亮LED與設備樹版點亮LED的最大區別在于不需要直接操作寄存器了，而是使用API函數來配置GPIO，具體操作寄存器在過程在API函數內部實現，我們無需在進行繁瑣的寄存器操作。

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

審核編輯：符乾江