uboot的GPIO驱动分析--基于全志的A10芯片【转】

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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。