瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC，采用22nm制程工藝，搭載一顆四核Cortex-A55處理器和Mali G52 2EE圖形處理器。RK3568支持4K解碼和1080P編碼，支持SATA/PCIE/USB3.0外圍接口。RK3568內置獨立NPU，可用于輕量級人工智能應用。RK3568支持安卓11和linux系統，主要面向物聯網網關、NVR存儲、工控平板、工業檢測、工控盒、卡拉OK、云終端、車載中控等行業。

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迅為RK3568開發板瑞芯微Linux安卓鴻蒙ARM核心板人工智能AI主板

第131章GPIO子系統API函數的引入

事實上，在前面中斷課程中，已經簡單接觸到了GPIO子系統中的API函數，其中用來獲取gpio中斷編號的gpio_to_irq函數就屬于GPIO子系統中的API函數，在本章節中將對GPIO子系統進行簡單的介紹。

在目前的Linux內核主線中，GPIO（通用輸入/輸出）子系統存在兩個版本，這里將兩個版本區分為新版本和舊版本。新版本GPIO子系統接口是基于描述符（descriptor-based）來實現的，而舊版本的GPIO子系統接口是基于整數（integer-based）來實現的，在Linux內核中為了保持向下的兼容性，舊版本的接口在最新的內核版本中仍然得到支持，而隨著時間的推移，新版本的GPIO子系統接口會越來越完善，最終完全取代舊版本，所以在本課程中主要講解新版本的GPIO子系統接口。

新的GPIO子系統接口需要與與設備樹（Device Tree）結合使用。使用設備樹和新的GPIO接口可以更加靈活地配置和管理系統中的GPIO資源，提供了更好的可擴展性和可移植性。所以如果沒有設備樹，就無法使用新的GPIO接口。

那要如何對新舊GPIO子系統接口進行區分呢，一個明顯的區別是新的GPIO子系統接口使用了以"gpiod_"作為前綴的函數命名約定，而舊的GPIO子系統接口使用了以"gpio_"作為前綴的函數命名約定。

一些區分新舊 GPIO子系統接口的示例如下所示：

新的 GPIO子系統接口示例如下所示：

gpiod_set_value()

gpiod_direction_input()

gpiod_direction_output()

gpiod_get_value()

gpiod_request()

AI寫代碼

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舊的 GPIO子系統接口示例：

gpio_set_value()

gpio_direction_input()

gpio_direction_output()

gpio_get_value()

gpio_request()

AI寫代碼

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上面也提到了新的 GPIO子系統接口是基于描述符（descriptor-based）來實現的，由struct gpio_desc結構體來表示，該結構體定義在內核源碼的“drivers/gpio/gpiolib.h”目錄下。具體內容如下所示：

struct gpio_desc {

struct gpio_device gdev; // GPIO設備結構體

unsigned long flags; //標志位，用于表示不同的屬性

/*標志位符號對應的位號*/

#define FLAG_REQUESTED 0 // GPIO已請求

#define FLAG_IS_OUT 1 // GPIO用作輸出

#define FLAG_EXPORT 2 //受sysfs_lock保護的導出標志

#define FLAG_SYSFS 3 //通過/sys/class/gpio/control導出的標志

#define FLAG_ACTIVE_LOW 6 // GPIO值為低電平時激活

#define FLAG_OPEN_DRAIN 7 // GPIO為開漏類型

#define FLAG_OPEN_SOURCE 8 // GPIO為開源類型

#define FLAG_USED_AS_IRQ 9 // GPIO連接到中斷請求（IRQ）

#define FLAG_IS_HOGGED 11 // GPIO被獨占占用

#define FLAG_TRANSITORY 12 // GPIO在休眠或復位時可能失去值

/*連接標簽*/

const char *label; // GPIO的名稱

const char *name; // GPIO的名稱

};

AI寫代碼

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（1）struct gpio_device gdev是一個struct gpio_device類型的字段，用于表示GPIO設備的相關信息。struct gpio_device結構體通常包含設備的底層硬件控制器等信息。

（2）unsigned long flags:用于表示GPIO的標志位，以表示不同的屬性。通過使用位操作，每個標志位可以單獨設置或清除。

（3）第5-14行用于表示不同標志位的符號常量，與flags字段中的位號相對應。例如，在flags字段中的第0位表示FLAG_REQUESTED，第1位表示FLAG_IS_OUT，以此類推

（4）const char *label:這是一個指向字符串的指針，表示GPIO的標簽或名稱。

（5）const char *name:這是一個指向字符串的指針，表示GPIO的名稱。

上面需要重點關注的是然后struct gpio_device結構體，該結構體同樣定義在內核源碼的“drivers/gpio/gpiolib.h”目錄下，具體內容如下所示：

struct gpio_device {

int id; // GPIO設備ID

struct device *dev; //對應的設備結構體指針

struct cdev chrdev; //字符設備結構體

struct device *mockdev; //模擬設備結構體指針

struct module *owner; //擁有該GPIO設備的內核模塊指針

struct gpio_chip *chip; //對應的GPIO芯片結構體指針

struct gpio_desc *descs; // GPIO描述符數組指針

int base; // GPIO編號的起始值

u16 ngpio; // GPIO的數量

const char *label; // GPIO設備的標簽

void *data; //與GPIO設備相關的數據指針

struct list_head list; //用于將GPIO設備結構體連接到鏈表中

#ifdef CONFIG_PINCTRL

/*

*如果啟用了CONFIG_PINCTRL選項，GPIO控制器可以選擇描述它們在SoC中服務的實際引腳范圍。

*此信息將由pinctrl子系統用于配置相應的GPIO引腳。

*/

struct list_head pin_ranges; //描述GPIO控制器引腳范圍的鏈表

#endif

};

AI寫代碼

cpp

該結構體是用來描述GPIO設備的數據結構，關于該結構體的參數介紹如下所示：

（1）int id:整型字段，表示GPIO設備的ID。每個GPIO設備可以有一個唯一的ID。

（2）struct device *dev:指向struct device的指針，表示與GPIO設備相關聯的設備結構體。

（3）struct cdev chrdev:字符設備結構體，用于實現GPIO設備的字符設備接口。

（4）struct device *mockdev:指向struct device的指針，用于表示GPIO設備的模擬設備結構體。

（5）struct module *owner:指向擁有該GPIO設備的內核模塊的指針。

（6）struct gpio_chip *chip:指向struct gpio_chip的指針，表示與GPIO設備關聯的GPIO芯片（GPIO控制器）結構體。

（7）struct gpio_desc *descs:指向struct gpio_desc數組的指針，表示與GPIO設備關聯的GPIO描述符。每個GPIO描述符用于描述GPIO的屬性和狀態。

（8）int base:表示GPIO編號的起始值。

（9）u16 ngpio: 16位無符號整型字段，表示GPIO的數量。

（10）const char *label:指向字符串的指針，表示GPIO設備的標簽或名稱。

（11）void *data:指向與GPIO設備相關的數據的指針，用于存儲和訪問與GPIO設備相關的自定義數據。

（12）struct list_head list:將GPIO設備結構體連接到鏈表中的字段，用于管理多個GPIO設備的列表。

（13）struct list_head pin_ranges (僅在啟用CONFIG_PINCTRL選項時存在):用于描述GPIO控制器引腳范圍的鏈表。如果配置了GPIO控制器的引腳范圍，該鏈表將包含描述每個范圍的元素。

在上面一系列的參數中，要重點關注的是struct gpio_chip *chip這一結構體，表示與GPIO設備關聯的GPIO芯片（GPIO控制器）結構體，該結構體定義在內核源碼目錄下的“include/linux/gpio/driver.h”文件中，具體內容如下所示

struct gpio_chip {

const char *label; // GPIO芯片標簽

struct gpio_device gpiodev; // GPIO設備

struct device *parent; //父設備指針

struct module *owner; //擁有者模塊指針

int (*request)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);//請求GPIO

void (*free)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); //釋放GPIO

int (*get_direction)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); //獲取GPIO方向

int (*direction_input)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); //設置GPIO為輸入

int (*direction_output)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset, int value); //設置GPIO為輸出

int (*get)(struct gpio_chip chip, unsigned offset); //獲取GPIO值

int (*get_multiple)(struct gpio_chip chip, unsigned long *mask, unsigned long *bits); //獲取多個GPIO的值

void (*set)(struct gpio_chip chip, unsigned offset, int value); //設置GPIO值

void (*set_multiple)(struct gpio_chip chip, unsigned long mask, unsigned long *bits); //設置多個GPIO的值

int (*set_config)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset, unsigned long config); //設置GPIO配置

int (*to_irq)(struct gpio_chip chip, unsigned offset); //將GPIO轉換為中斷

void (*dbg_show)(struct seq_file *s, struct gpio_chip chip); //在調試信息中顯示GPIO

int base; // GPIO編號的基準值

u16 ngpio; // GPIO的數量

const char *const *names; // GPIO的名稱數組

..........

};

AI寫代碼

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struct gpio_chip *chip這一結構體用于描述GPIO芯片的屬性和操作函數，可以通過函數指針調用相應的函數來請求、釋放、設置、獲取GPIO的狀態和數值等操作，從而實現對GPIO的控制和管理，需要注意的是這個結構體中的一系列函數都不需要我們來填充，這些工作都是由芯片原廠工程師來完成的，我們只需要學會新gpio子系統相應API函數的使用即可。

在接下來的章節中將對常用的新gpio子系統API函數進行講解。

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