Linux驱动开发（5）------- linux内核的gpiolib学习
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一，gpiolib源码分析1-------gpiolib的建立过程
找到目标函数在arch/arm/mach-s5pv210/gpiolib.c ----> s5pv210_gpiolib_init
smdkc110_map_io();
s5pv210_gpiolib_init(); 这个函数就是我们gpiolib初始化的函数
1、struct s3c_gpio_chip
(1)这个结构体是一个GPIO端口的抽象,这个结构体的一个变量就可以完全的描述一个IO端口。
(2)端口和IO口是两个概念。S5PV210有很多个IO口（160个左右），这些IO口首先被分成N个端口（port group），然后每个端口中又包含了M个IO口。譬如GPA0是一个端口，里面包含了8个IO口，我们一般记作：GPA0_0（或GPA0.0）、GPA0_1、
(3)内核中为每个GPIO分配了一个编号，编号是一个数字（譬如一共有160个IO时编号就可以从1到160连续分布），编号可以让程序很方便的去识别每一个GPIO。
s5pv210_gpio_4bit
(1)这个东西是一个结构体数组，数组中包含了很多个struct s3c_gpio_chip类型的变量。
2、S5PV210_GPA0宏
(1)这个宏的返回值就是GPA0端口的某一个IO口的编号值，传参就是我们这个IO口在GPA0端口中的局部编号。
(2)samsung_gpiolib_add_4bit_chips这个函数才是具体进行gpiolib的注册的。这个函数接收的参数是我们当前文件中定义好的结构体数组s5pv210_gpio_4bit（其实2个参数分别是数组名和数组元素个数）.
这个数组中其实就包含了当前系统中所有的IO端口的信息（这些信息包含：端口的名字、端口中所有GPIO的编号、端口操作寄存器组的虚拟地址基地址、端口中IO口的数量、端口上下拉等模式的配置函数、端口中的IO口换算其对应的中断号的函数）。
3、samsung_gpiolib_add_4bit_chips(s5pv210_gpio_4bit, nr_chips)
(1)哪个目录的哪个文件:arch/arm/plat-samsung/gpiolib.c
(2)函数名中为什么有个4bit：三星的CPU中2440的CON寄存器是2bit对应一个IO口，而6410和210以及之后的系列中CON寄存器是4bit对应1个IO口。所以gpiolib在操作2440和210的CON寄存器时是不同的。
函数调用关系：
samsung_gpiolib_add_4bit_chips
samsung_gpiolib_add_4bit
s3c_gpiolib_add
4、samsung_gpiolib_add_4bit();
经过分析，发现内部其实并没有做gpiolib的注册工作，而是还在做填充，填充的是每一个GPIO被设置成输入模式/输出模式的操作方法。
5、s3c_gpiolib_add
(1)首先检测并完善chip的direction_input/direction_ouput/set/get这4个方法
(2)然后调用gpiochip_add方法进行真正的注册操作。其实这个注册就是将我们的封装了一个GPIO端口的所有信息的chip结构体变量挂接到内核gpiolib模块定义的一个gpio_desc数组中的某一个格子中。
二，gpiolib源码分析2-------内核开发者写的gpiolib框架部分
1、从驱动框架角度再来分析一下gpiolib
(1)之前的分析已经告一段落，截至目前我们已经搞清楚了gpiolib的建立工程。但是这只是整个gpiolib建立的一部分，是厂商驱动工程师负责的那一部分；还有另一部分是内核开发者提供的驱动框架的那一部分，就是我们后面要去分析的第2部分。
(2)drivers/gpio/gpiolib.c这个文件中所有的函数构成了我们第2部分，也就是内核开发者写的gpiolib框架部分。这个文件中提供的函数主要有以下部分：
gpiochip_add(): 是框架开出来的接口，给厂商驱动工程师用，用于向内核注册我们的gpiolib
gpio_request(): 是框架开出来的接口，给使用gpiolib来编写自己的驱动的驱动工程师用的，驱动中要想使用某一个gpio，
就必须先调用gpio_request接口来向内核的gpiolib部分申请，得到允许后才可以去使用这个gpio。
gpio_free(): 对应gpio_request，用来释放申请后用完了的gpio
gpio_request_one()/gpio_request_array():
这两个是gpio_request的变种
gpiochip_is_requested():
接口用来判断某一个gpio是否已经被申请了
gpio_direction_input()/gpio_direction_output():
接口用来设置GPIO为输入/输出模式，
注意该函数内部实际并没有对硬件进行操作，只是通过chip结构体变量的
函数指针调用了将来SoC厂商的驱动工程师写的真正的操作硬件实现gpio
设置成输出模式的那个函数。
以上的接口属于一类，这些都是给写其他驱动并且用到了gpiolib的人使用的
剩下的还有另外一类函数，这类函数是gpiolib内部自己的一些功能实现的代码
2、gpiolib的attribute部分
(1)CONFIG_GPIO_SYSFS
(2)GPIO的attribute演示
三，使用gpiolib完成led驱动
1、流程分析
(1)第1步：使用gpio_request申请要使用的一个GPIO
(2)第2步：gpio_direction_input/gpio_direction_output 设置输入/输出模式
(3)第3步：设置输出值gpio_set_value 获取IO口值gpio_get_value
2、代码实践
#include <linux/module.h> // module_init module_exit
#include <linux/init.h> // __init __exit
#include <linux/fs.h>
#include <linux/leds.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/gpio-bank.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <mach/gpio.h>
#define GPIO_LED1 S5PV210_GPJ0(3)
#define GPIO_LED2 S5PV210_GPJ0(4)
#define GPIO_LED3 S5PV210_GPJ0(5)
#define X210_LED_OFF 1 // X210中LED是正极接电源，负极节GPIO
#define X210_LED_ON 0 // 所以1是灭，0是亮
static struct led_classdev mydev1; // 定义结构体变量
static struct led_classdev mydev2; // 定义结构体变量
static struct led_classdev mydev3; // 定义结构体变量
// 这个函数就是要去完成具体的硬件读写任务的
static void s5pv210_led1_set(struct led_classdev *led_cdev,
enum led_brightness value)
{
printk(KERN_INFO "s5pv210_led1_set\n");
// 在这里根据用户设置的值来操作硬件
// 用户设置的值就是value
if (value == LED_OFF)
{
gpio_set_value(GPIO_LED1, X210_LED_OFF);
}
else
{
gpio_set_value(GPIO_LED1, X210_LED_ON);
}
}
static void s5pv210_led2_set(struct led_classdev *led_cdev,
enum led_brightness value)
{
printk(KERN_INFO "s5pv2102_led_set\n");
if (value == LED_OFF)
{
gpio_set_value(GPIO_LED2, X210_LED_OFF);
}
else
{
gpio_set_value(GPIO_LED2, X210_LED_ON);
}
}
static void s5pv210_led3_set(struct led_classdev *led_cdev,
enum led_brightness value)
{
printk(KERN_INFO "s5pv210_led3_set\n");
if (value == LED_OFF)
{
gpio_set_value(GPIO_LED3, X210_LED_OFF);
}
else
{
gpio_set_value(GPIO_LED3, X210_LED_ON);
}
}
static int __init s5pv210_led_init(void)
{
// 用户insmod安装驱动模块时会调用该函数
// 该函数的主要任务就是去使用led驱动框架提供的设备注册函数来注册一个设备
int ret = -1;
// 在这里去申请驱动用到的各种资源，当前驱动中就是GPIO资源
if (gpio_request(GPIO_LED1, "led1_gpj0.3"))
{
printk(KERN_ERR "gpio_request failed\n");
}
else
{
// 设置为输出模式，并且默认输出1让LED灯灭
gpio_direction_output(GPIO_LED1, 1);
}
// led1
mydev1.name = "led1";
mydev1.brightness = 0;
mydev1.brightness_set = s5pv210_led1_set;
ret = led_classdev_register(NULL, &mydev1);
if (ret < 0) {
printk(KERN_ERR "led_classdev_register failed\n");
return ret;
}
// led2
mydev2.name = "led2";
mydev2.brightness = 0;
mydev2.brightness_set = s5pv210_led2_set;
ret = led_classdev_register(NULL, &mydev2);
if (ret < 0) {
printk(KERN_ERR "led_classdev_register failed\n");
return ret;
}
// led3
mydev3.name = "led3";
mydev3.brightness = 0;
mydev3.brightness_set = s5pv210_led3_set;
ret = led_classdev_register(NULL, &mydev3);
if (ret < 0) {
printk(KERN_ERR "led_classdev_register failed\n");
return ret;
}
return 0;
}
static void __exit s5pv210_led_exit(void)
{
led_classdev_unregister(&mydev1);
led_classdev_unregister(&mydev2);
led_classdev_unregister(&mydev3);
gpio_free(GPIO_LED1);
}
module_init(s5pv210_led_init);
module_exit(s5pv210_led_exit);
// MODULE_xxx这种宏作用是用来添加模块描述信息
MODULE_LICENSE("GPL"); // 描述模块的许可证
MODULE_AUTHOR("aston <1264671872@qq.com>"); // 描述模块的作者
MODULE_DESCRIPTION("s5pv210 led driver"); // 描述模块的介绍信息
MODULE_ALIAS("s5pv210_led"); // 描述模块的别名信息
linux中查看gpio使用情况的方法
内核中提供了虚拟文件系统debugfs，里面有一个gpio文件，提供了gpio的使用信息。
使用方法：mount -t debugfs debugfs /tmp，然后cat /tmp/gpio即可得到gpio的所有信息，使用完后umount /tmp卸载掉debugfs
四，将驱动添加到内核中
1、驱动的存在形式
(1)“野生”，优势是方便调试开发，所以在开发阶段都是这种
(2)”家养“，优势可以在内核配置时make menuconfig决定内核怎么编译，方便集成
2、驱动开发的一般步骤
(1)以模块的形式在外部编写、调试
(2)将调试好的驱动代码集成到kernel中
3、实践
(1)关键点：Kconfig、Makefile、make menuconfig
(2)操作步骤：
第1步：将写好的驱动源文件放入内核源码中正确的目录下
第2步：在Makefile中添加相应的依赖
第3步：在Kconfig中添加相应的配置项
第4步：make menuconfig
重新启动：
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