Linux gpio 子系统
- 2026-02-04 01:30:27
gpio 子系统都是通过sysfs 访问方法
gpio controller设备树
GPIO一般都分为几组，每组中有若干个引脚。所以在使用GPIO子系统之前，就要先确定它所在的组以及在组中的哪一个。在设备树中，“GPIO组” 就是一个 GPIO Controller，这通常都由芯片厂家设置好。我们要做的是找到它的名字，比如“gpio1”，然后指定要用它里面的哪个引脚，比如 <&gpio1 0>。
“gpio-controller”表示这个节点是一个GPIO Controller，它下面有很多引脚。
“#gpio-cells = <2>”表示这个控制器下每一个引脚要用2个32位的数(cell)来描述。用第1个cell来表示哪一个引脚，用第2个cell来表示有效电平：GPIO_ACTIVE_HIGH(高电平有效)，GPIO_ACTIVE_LOW(低电平有效)。
怎么引用某个引脚呢？在自己的设备节点中使用属性"[name]-gpios"，示例如下usb驱动otg和host模式：
GPIO驱动
驱动代码位于kernel\drivers\gpio\gpio-xxx.c专门的结构体封装contoller。
这里发现一个container_of宏。
数据结构
每个 GPIO 控制器用一个 gpio_device 来表示:
struct gpio_device {//它是系统中第几个GPIO控制器int id;struct device dev;struct cdev chrdev;struct device *mockdev;struct module *owner;//含有各类操作函数struct gpio_chip *chip;//每一个gpio引脚用一个gpio_desc来表示struct gpio_desc *descs;//这些GPIO的号码基值int base;//这个GPIO控制器支持多少个GPIOu16 ngpio;//标签，名字char *label;void *data;struct list_head list;......};
用 gpio_chip 来定义控制引脚和中断相关的函数：
每一个 gpio 引脚用一个 gpio_desc 来表示:
struct gpio_desc {struct gpio_chip *chip;unsigned long flags;/* flag symbols are bit numbers */#define FLAG_REQUESTED 0#define FLAG_IS_OUT 1#define FLAG_EXPORT 2 /* protected by sysfs_lock */#define FLAG_SYSFS 3 /* exported via /sys/class/gpio/control */#define FLAG_TRIG_FALL 4 /* trigger on falling edge */#define FLAG_TRIG_RISE 5 /* trigger on rising edge */#define FLAG_ACTIVE_LOW 6 /* sysfs value has active low */#define FLAG_OPEN_DRAIN 7 /* Gpio is open drain type */#define FLAG_OPEN_SOURCE 8 /* Gpio is open source type */#define ID_SHIFT 16 /* add new flags before this one */#define GPIO_FLAGS_MASK ((1 << ID_SHIFT) - 1)#define GPIO_TRIGGER_MASK (BIT(FLAG_TRIG_FALL) | BIT(FLAG_TRIG_RISE))#ifdef CONFIG_DEBUG_FSconst char *label;#endif};
GPIO驱动结构
在Linux中，会在gpiolib.c中定义一个 ARCH_NR_GPIOS 大小的数组static struct gpio_desc gpio_desc[ARCH_NR_GPIOS];。每个元素对应于当前CPU上各个GPIO接口的信息，记录各个GPIO的描述符，即对应struct gpio_desc结构体。struct gpio_desc内的成员gpio_chip又指向了一系列关于GPIO的操作。具体的操作在 driver/gpio/gpio_xxx.c中实现。
gpio子系统API函数
GPIO 子系统有两套接口：基于描述符的(descriptor-based)、老的(legacy)。前者的函数都有前缀 “gpiod_”，它使用 gpio_desc 结构体来表示一个引脚；后者的函数都有前缀 “gpio_”，它使用一个整数来表示一个引脚。
要操作一个引脚，首先要 get 引脚，然后设置方向，读值、写值。
建议使用“devm_”版本的相关函数。有前缀“devm_”的含义是“设备资源管理”(Managed Device Resource)，这是一种自动释放资源的机制。它的思想是“资源是属于设备的，设备不存在时资源就可以自动释放”。
比如在 Linux 开发过程中，先申请了GPIO，再申请内存；如果内存申请失败，那么在返回之前就需要先释放GPIO资源。如果使用devm的相关函数，在内存申请失败时可以直接返回：设备的销毁函数会自动地释放已经申请了的GPIO资源。
例如
先确定某个GPIO Controller的基准引脚号(base number)，再计算出某个引脚的号码。
然后进入某个gpiochip目录，查看文件label的内容，根据 label 的内容对比设备树，就可以知道这对应哪一个 GPIO Controller。比如用上面的例子，通过对比设备树可知 gpiochip448 对应 gpio1。
因为 pin number = base + offset，所以 GPIO1_27 的号码是 448 + 27 = 475，那么通过 sys 可以做如下操作。
echo 475 > /sys/class/gpio/exportecho in > /sys/class/gpio/gpio475/directioncat /sys/class/gpio/gpio475/valueecho 475 > /sys/class/gpio/unexport
GPIO request 失败
当 pin 使用为 GPIO 功能时候，请先确保该 pin 脚没有被其他模块复用为其他功能使用。
其实
设置GPIO的ID，设置哪一个gpio； 设置GPIO的功能号，设置为哪种模式，包括普通GPIO，特殊功能1，特殊功能2，。。。比如某个GPIO可以选择设置为普通gpio或者串口的输入，或者USB的D+功能之一，主要看datasheet的功能表 设置GPIO方向为输入还是输出 设置GPIO的驱动能力，1ma，2ma，3ma，4ma，5ma，6ma，7ma，8ma，16ma等等 设置GPIO的上拉的电压域为多少伏特（可选择，有些处理器没有这个功能） 可配置弱上拉电阻或下拉电阻。 设置输出电平为高电平还是低电平 处理器睡眠的时候的GPIO状态，高电平，低电平，float，或者保持状态 作为中断源的触发条件，上升沿，下降沿，上升和下降沿，高电平，低电平，
