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uboot的GPIO驱动分析--基于全志的A10芯片

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(2013-12-28 10:47:31)

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分类:uboot的驱动分析
uboot的GPIO相当简单,其就是三层结构。分别为:

1、顶层接口层,其只定义了通用的接口,并不负责实现,实现是我们具体根据具体的芯片来实现的。
2、中间接口实现层,用具体的板子的GPIO来实现顶层的接口
3、 底层具体芯片GPIO的实现层 。
 
现在具体分析:
顶层接口层
 
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label);//申请GPIO资源
int gpio_free(unsigned gpio); //释放申请的GPIO资源
int gpio_direction_input(unsigned gpio); //设置GPIO为输入模式
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);//设置GPIO为输出模式
int gpio_get_value(unsigned gpio); //得到GPIO的值
int gpio_set_value(unsigned gpio, int value);//设置GPIO的值
说明:unsigned gpio为逻辑号,虽然和实际的物理GPIO地址有一定的关系,但并不是实际的物理GPIO地址。
 
中间接口实现层:
用具体的芯片的GPIO来实现其顶层接口
 
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
{
 return 0;
}
 
int gpio_free(unsigned gpio)
{
 return 0;
}
 
int gpio_direction_input(unsigned gpio)
{
 sunxi_gpio_set_cfgpin(gpio,SUNXI_GPIO_INPUT);
 
 return sunxi_gpio_input(gpio);
}
 
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
{
 sunxi_gpio_set_cfgpin(gpio,SUNXI_GPIO_OUTPUT);
 
 return sunxi_gpio_output(gpio, value);
}
 
int gpio_get_value(unsigned gpio)
{
 return sunxi_gpio_input(gpio);
}
 
int gpio_set_value(unsigned gpio, int value)
{
 return sunxi_gpio_output(gpio, value);
}
 
底层具体芯片GPIO的实现层:
在实现的时候,其用了一个小技巧,其目的是把GPIO的物理寄存器放到结构体里面来,从而把物理的地址操作转换为数据结构的操作。
其实现如下:
把SUNXI_PIO_BASE 强制转换为sunxi_gpio_reg *指针来实现。
#define SUNXI_PIO_BASE 0x01c20800
struct sunxi_gpio {
 u32 cfg[4];
 u32 dat;
 u32 drv[2];
 u32 pull[2];
};
 
 
struct sunxi_gpio_int {
 u32 cfg[3];
 u32 ctl;
 u32 sta;
 u32 deb;
};
 
struct sunxi_gpio_reg {
 struct sunxi_gpio gpio_bank[9];
 u8 res[0xbc];
 struct sunxi_gpio_int gpio_int;
};
 
 
我们实现具体的芯片的GPIO的操作的思想是:
使用逻辑符号unsigned gpio,通过SUNXI_PIO_BASE强制转换为sunxi_gpio_reg *指针的指针来操作相关寄存器
 
但是逻辑符号unsigned gpio要通过SUNXI_PIO_BASE强制转换为sunxi_gpio_reg *指针的指针来操作相关寄存器,必须要解决一个问题,即如何在众多的寄存器的中,找到指定的那个寄存器,并且在该寄存器上找到指定的那些相关位。
即gpio---->bank------>bank中的offset
 
这个映射关系和具体的芯片有关。
这里只讨论全志的a10芯片。
 
先看逻辑符号gpio的定义:
 
#define SUNXI_GPIO_A_NR 32
#define SUNXI_GPIO_B_NR 32
#define SUNXI_GPIO_C_NR 32
#define SUNXI_GPIO_D_NR 32
#define SUNXI_GPIO_E_NR 32
#define SUNXI_GPIO_F_NR 32
#define SUNXI_GPIO_G_NR 32
#define SUNXI_GPIO_H_NR 32
#define SUNXI_GPIO_I_NR 32
 
#define SUNXI_GPIO_NEXT(__gpio) \
 ((__gpio##_START) + (__gpio##_NR) + 0)
 
enum sunxi_gpio_number {
 SUNXI_GPIO_A_START = 0,
 SUNXI_GPIO_B_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_A),
 SUNXI_GPIO_C_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_B),
 SUNXI_GPIO_D_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_C),
 SUNXI_GPIO_E_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_D),
 SUNXI_GPIO_F_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_E),
 SUNXI_GPIO_G_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_F),
 SUNXI_GPIO_H_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_G),
 SUNXI_GPIO_I_START =SUNXI_GPIO_NEXT(SUNXI_GPIO_H),
};
 
 
#define SUNXI_GPA(_nr) (SUNXI_GPIO_A_START + (_nr))
#define SUNXI_GPB(_nr) (SUNXI_GPIO_B_START + (_nr))
#define SUNXI_GPC(_nr) (SUNXI_GPIO_C_START + (_nr))
#define SUNXI_GPD(_nr) (SUNXI_GPIO_D_START + (_nr))
#define SUNXI_GPE(_nr) (SUNXI_GPIO_E_START + (_nr))
#define SUNXI_GPF(_nr) (SUNXI_GPIO_F_START + (_nr))
#define SUNXI_GPG(_nr) (SUNXI_GPIO_G_START + (_nr))
#define SUNXI_GPH(_nr) (SUNXI_GPIO_H_START + (_nr))
#define SUNXI_GPI(_nr) (SUNXI_GPIO_I_START + (_nr))
 
 
从这些定义可以得出结论:
A到I这九大组的gpio是从0开始的,每个为32位的标记,(当然基本上每组的gpio号都是用不完的,但为了方面就定义每个组的大小都为32)
即第x组的第y个gpio的索引为x*32+y
 
逻辑索引gpio通过SUNXI_PIO_BASE 强制转换为sunxi_gpio_reg *指针的指针,来指向到具体寄存器的映射如下:
 
 
#define GPIO_BANK(pin) ((pin) >> 5)
#define GPIO_NUM(pin) ((pin) & 0x1f)
 
所以写逻辑gpio指定的GPIO可以这样:
static int sunxi_gpio_output(u32 pin, u32 val)
{
 u32 dat;
 u32 bank = GPIO_BANK(pin);
 u32 num = GPIO_NUM(pin);
 struct sunxi_gpio *pio =
    &((struct sunxi_gpio_reg*)SUNXI_PIO_BASE)->gpio_bank[bank];//通过组号索引得到该gpio的多个寄存器的首地址
 
 dat = readl(&pio->dat); //读其输入输出寄存器
 if (val)
  dat |= 0x1 << num;
 else
  dat &= ~(0x1 << num);
 
 writel(dat, &pio->dat);//写入其输入输入寄存器
 
 return 0;
}
 
 
#define GPIO_CFG_INDEX(pin) (((pin) & 0x1f) >> 3)
#define GPIO_CFG_OFFSET(pin) ((((pin) & 0x1f) & 0x7)<< 2)
 
所以配置逻辑gpio指定的GPIO可以这样:
int sunxi_gpio_set_cfgpin(u32 pin, u32 val)
{
 u32 cfg;
 u32 bank = GPIO_BANK(pin);
 u32 index = GPIO_CFG_INDEX(pin);//为配置寄存器的下标索引
 u32 offset = GPIO_CFG_OFFSET(pin);//在配置寄存器的偏移
 struct sunxi_gpio *pio =
    &((struct sunxi_gpio_reg*)SUNXI_PIO_BASE)->gpio_bank[bank];//通过组号索引得到该gpio的多个寄存器的首地址
 
 cfg = readl(&pio->cfg[0] + index);//&pio->cfg[0]为该组的多个配置寄存器的首地址,通过index索引得到其配置寄存器的地址
 cfg &= ~(0xf << offset);
 cfg |= val << offset; //这两行为设置配置寄存器的值
 
 writel(cfg, &pio->cfg[0] + index);//写入指定的配置寄存器
 
 return 0;
}
 
 
 
 
#define GPIO_PULL_INDEX(pin) (((pin) & 0x1f) >> 4)
#define GPIO_PULL_OFFSET(pin) ((((pin) & 0x1f) & 0xf)<< 1)
 
上拉的设置和配置寄存器的一样,这里就不多做说明了。

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