LV09-01-pinctrl和gpio子系统-02-虚拟pinctrl驱动实例

发表于 2025-04-08 分类于嵌入式开发， 02IMX6ULL平台， LV09-pinctrl和gpio子系统本文字数： 3k 阅读时长 ≈ 11 分钟

来写一个虚拟的pinctrl子系统的驱动程序？。若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。

点击查看使用工具及版本

PC端开发环境	Windows	Windows11
	Ubuntu	Ubuntu20.04.2的64位版本
	VMware® Workstation 17 Pro	17.6.0 build-24238078
	终端软件	MobaXterm(Professional Edition v23.0 Build 5042 (license))
	Win32DiskImager	Win32DiskImager v1.0
Linux开发板环境	Linux开发板	正点原子 i.MX6ULL Linux 阿尔法开发板
	uboot	NXP官方提供的uboot，使用的uboot版本为U-Boot 2019.04
	linux内核	linux-4.19.71(NXP官方提供)

点击查看本文参考资料

分类	网址	说明
官方网站	https://www.arm.com/	ARM官方网站，在这里我们可以找到Cotex-Mx以及ARMVx的一些文档
	https://www.nxp.com.cn/	NXP官方网站
	https://www.nxpic.org.cn/	NXP 官方社区
	https://u-boot.readthedocs.io/en/latest/	u-boot官网
	https://www.kernel.org/	linux内核官网

点击查看相关文件下载

分类	网址	说明
NXP	https://github.com/nxp-imx	NXP imx开发资源GitHub组织，里边会有u-boot和linux内核的仓库
	nxp-imx/linux-imx/releases/tag/v4.19.71	NXP linux内核仓库tags中的v4.19.71
	nxp-imx/uboot-imx/releases/tag/rel_imx_4.19.35_1.1.0	NXP u-boot仓库tags中的rel_imx_4.19.35_1.1.0
I.MX6ULL	i.MX 6ULL Applications Processors for Industrial Products	I.MX6ULL 芯片手册（datasheet，可以在线查看）
I.MX6ULL	i.MX 6ULL Applications ProcessorReference Manual	I.MX6ULL 参考手册（下载后才能查看，需要登录NXP官网）
Source Code	https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source	linux kernel源码
	kernel/git/stable/linux.git - Linux kernel stable tree	linux kernel源码(官网,tag 4.19.71)
	https://elixir.bootlin.com/u-boot/latest/source	uboot源码

一、编写pinctrl驱动程序要做什么？

1. pinctrl三大作用

（1）引脚枚举与命名(Enumerating and naming)：包括单个引脚和各组引脚。
（2）引脚复用(Multiplexing)：比如用作GPIO、I2C或其他功能。
（3）引脚配置(Configuration)：比如上拉、下拉、open drain、驱动强度等。

2. 做哪些事？

pin controller：

（1）创建设备树节点

（2）编写驱动程序

开发板测试

（1）创建client设备树节点

（2）编写驱动程序

二、编写虚拟pinctrl程序实例

1. 硬件功能

假设这个虚拟的pin controller有4个引脚：

pin0,1,2,3都可以配置为GPIO功能。
pin0,1还可以配置为I2C功能。
pin2,3还可以配置为UART功能。

2. 编写设备树文件

/ {
	model = "Freescale i.MX6 UlltraLite ALPHA EMMC Board";
	compatible = "fsl,imx6ull-alpha-emmc", "fsl,imx6ull";

    alpha {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        compatible = "simple-bus";
        //......
        virtual_pincontroller {
            compatible = "alpha,virtual_pinctrl";
            i2cgrp: i2cgrp {
                functions = "i2c", "i2c";
                groups = "pin0", "pin1";
                configs = <0x11223344  0x55667788>;
            };
        };

        virtual_i2c {
            compatible = "alpha,virtual_i2c";
            pinctrl-names = "default";
            pinctrl-0 = <&i2cgrp>;
        };
    };
};

编译完设备树，就更新到开发板上去。更新成功可以看到如下节点：

3. 驱动程序

3.1 pinctrl驱动

核心是pinctrl_desc：分配、设置和注册pinctrl_desc结构体。这里是一个platform_driver。

3.2 client驱动

编写、注册一个platform_driver即可。

三、调试虚拟的pinctrl

1. 开发板准备

1.1 设备树

前面更新了设备树，注意更新。

1.2 加载驱动

这个需要加载两个驱动：

1	insmod ./virtual_pinctrl_driver.ko

1	insmod ./virtual_pinctrl_client.ko

2. pinctrl调试信息

开发板的/sys/kernel/debug/pinctrl/目录下，每一个pin controller都有一个目录，比 virtual_pincontroller。里面有很多文件，作用如下：

pinctrl的虚拟文件	作用
pins	单个引脚信息
pingroups	引脚的组信息
pinmux-pins	单个引脚的复用信息
pinmux-functions	function下的group(支持该function的group)
pinconf-pins	单个引脚的配置
pinconf-groups	引脚组的配置
pinconf-config	可以通过写它修改指定设备、指定状态下、指定(组)引脚的config值

2.1 单个引脚信息

# cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pins
registered pins: 4
pin 0 (pin0) virtual_pincontroller
pin 1 (pin1) virtual_pincontroller
pin 2 (pin2) virtual_pincontroller
pin 3 (pin3) virtual_pincontroller

以刚才我们的设备树为例就是：

1	cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pins

2.2 引脚的组信息

# cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pingroups
registered pin groups:
group: pin0
pin 0 (pin0)

group: pin1
pin 1 (pin1)

group: pin2
pin 2 (pin2)

group: pin3
pin 3 (pin3)

以刚才我们的设备树为例就是：

1	cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pingroups

2.3 单个引脚的复用信息

# cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinmux-pins
Pinmux settings per pin
Format: pin (name): mux_owner gpio_owner hog?
pin 0 (pin0): virtual_i2c (GPIO UNCLAIMED) function i2c group pin0
pin 1 (pin1): virtual_i2c (GPIO UNCLAIMED) function i2c group pin1
pin 2 (pin2): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED)
pin 3 (pin3): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED)

以刚才我们的设备树为例就是：

1	cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinmux-pins

2.4 function下的group(支持该function的group)

#cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinmux-functions
function: gpio, groups = [ pin0 pin1 pin2 pin3 ]
function: i2c, groups = [ pin0 pin1 ]
function: uart, groups = [ pin2 pin3 ]

以刚才我们的设备树为例就是：

1	cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinmux-functions

2.5 单个引脚的配置

# cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinconf-pins
Pin config settings per pin
Format: pin (name): configs
pin 0 (pin0): 0x11223344
pin 1 (pin1): 0x55667788
pin 2 (pin2): 0x0
pin 3 (pin3): 0x0

以刚才我们的设备树为例就是：

1	cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinconf-pins

2.6 引脚组的配置

# cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinconf-groups
Pin config settings per pin group
Format: group (name): configs
0 (pin0): 0x11223344
1 (pin1): 0x55667788
2 (pin2): 0x0
3 (pin3): 0x0

以刚才我们的设备树为例就是：

1	cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinconf-groups

3. 修改配置值

在内核源码中为我们提供了下面的函数来修改配置值

1 2	// drivers/pinctrl/pinconf.c pinconf_dbg_config_write()

如果pin controller驱动程序中的pinconf_ops提供了pin_config_dbg_parse_modify函数，就可以通过pinconf-config文件修改某个pin或某个group的配置值。

# 格式: modify <config> <devicename> <state> <pin_name|group_name> <newvalue>
echo "modify config_pin virtual_i2c default pin0 0xaabb" > /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinconf-config

cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinconf-config

以上面的设备树为例就是：

1
2
3

echo "modify config_pin virtual_i2c default pin0 0xaabb" > /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinconf-config

cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinconf-config

不过上面失败了，没太搞明白为啥，不过这里主要是了解虚拟pinctrl子系统的实例，这里先不管了，后面有需要再说。