从Linux平台来研究GPIO软件框架

嵌入式 Linux 平台

先总结一句：不管是单片机还是高端 ARM 平台，最底层都是寄存器，硬件之上就是寄存器，任何封装形式到最底层就是操作寄存器。

对于上了 Linux 系统的平台，我们有其他方法，让它可以像单片机一样简单的操作 IO 口，这得益于各路 Linux 大神对系统底层的封装。

在 Linux 中有 pinctrl 和 gpio 子系统，它们提供了 API 接口给你使用，让你方便的操控 GPIO 口。

Linux 内核针对 PIN 的配置推出了 pinctrl 子系统，对 GPIO 的配置推出了 gpio 子系统。

上面这句话很重要，我详细解释一下：这里是将 pin 脚和控制 IO 口输入输出分离。

pinctrl 子系统管理 200 个 IO 口的上拉下拉电阻，电流驱动能力，是硬件底层的存在。如果 pinctrl 将某个 pin 脚初始化成了普通GPIO 而不是 IIC 或者 SPI，那么接下来我们就可以使用 gpio 子系统的 API 去操作 IO 口输出高低电平。

传统的配置 pin 的方式就是直接操作相应的寄存器，但是这种配置 方式比较繁琐、而且容易出问题（比如 pin 功能冲突）。pinctrl子系统就是为了解决这个问题而引入的，pinctrl 子系统主要工作内容如下：

①、获取设备树中 pin 信息。

②、根据获取到的 pin 信息来设置 pin 的复用功能

③、根据获取到的 pin 信息来设置 pin 的电气特性，比如上/下拉、速度、驱动能力等。

对于我们使用者来讲，只需要在设备树里面设置好某个 pin 的相关属性即可，其他的初始化工作均由 pinctrl 子系统来完成，pinctrl子系统源码目录为 drivers/pinctrl。

注意，pinctrl 子系统也是一个标准的 platform 驱动，当设备和驱动匹配的时候，probe 函数会执行，只是 pinctrl 子系统采用的arch_initcall 去声明，而不是module_init（device_initcall），所以在系统起来的时候它会先加载。（具体原因看下面这篇文章）

Linux 驱动挂载顺序分析

gpio

可以看出其实两者软件框架一样的，主要是 HW Abstract layer 具体实现不一样。

你以为两者是分离的，实际上不是的，gpio 子系统是基于 pinctrl 子系统的，gpio 的 API 接口的实现很多都是基于 pinctrl子系统的函数。