Firefly-RK3399--GPIO简介

GPIO, 全称 General-Purpose Input/Output（通用输入输出），是一种软件运行期间能够动态配置和控制的通用引脚。 RK3399有5组GPIO bank：GPIO0~GPIO4，每组又以 A0~A7, B0~B7, C0~C7, D0~D7 作为编号区分（不是所有 bank 都有全部编号，例如 GPIO4 就只有 C0~C7, D0~D2)。 所有的GPIO在上电后的初始状态都是输入模式，可以通过软件设为上拉或下拉，也可以设置为中断脚，驱动强度都是可编程的。 每个 GPIO 口除了通用输入输出功能外，还可能有其它复用功能，例如 GPIO2_B2，可以利用成以下功能：

• SPI2_TXD

• CIF_CLKIN

• I2C6_SCL

每个 GPIO 口的驱动电流、上下拉和重置后的初始状态都不尽相同，详细情况请参考《RK3399 规格书》中的 “Chapter 10 GPIO” 一章。 RK3399 的 GPIO 驱动是在以下 pinctrl 文件中实现的：

其核心是填充 GPIO bank 的方法和参数，并调用 gpiochip_add 注册到内核中。

Firefly-RK3399开发板为方便用户开发使用，引出了一排通用的GPIO口，其对应引脚如下图：

本文以TP_RST(GPIO0_B4)和LCD_RST(GPIO4_D5)这两个通用GPIO口为例写了一份简单操作GPIO口的驱动，在SDK的路径为：

以下就以该驱动为例介绍GPIO的操作。

首先在DTS文件中增加驱动的资源描述：

这里定义了一个脚作为一般的输出输入口：

Firefly-RK3399的dts对引脚的描述与Firefly-RK3288有所区别，GPIO0_B4被描述为：<&gpio0 12 GPIO_ACTIVE_HIGH>，这里的12来源于：8+4=12，其中8是因为GPIO0_B4是属于GPIO0的B组，如果是A组的话则为0，如果是C组则为16，如果是D组则为24，以此递推，而4是因为B4后面的4。 GPIO_ACTIVE_HIGH表示高电平有效，如果想要低电平有效，可以改为：GPIO_ACTIVE_LOW，这个属性将被驱动所读取。

然后在probe函数中对DTS所添加的资源进行解析，代码如下：

of_get_named_gpio_flags 从设备树中读取 firefly-gpio 和 firefly-irq-gpio 的 GPIO 配置编号和标志，gpio_is_valid 判断该 GPIO 编号是否有效，gpio_request 则申请占用该 GPIO。如果初始化过程出错，需要调用 gpio_free 来释放之前申请过且成功的 GPIO 。 在驱动中调用 gpio_direction_output 就可以设置输出高还是低电平，这里默认输出从DTS获取得到的有效电平GPIO_ACTIVE_HIGH，即为高电平，如果驱动正常工作，可以用万用表测得对应的引脚应该为高电平。 实际中如果要读出 GPIO，需要先设置成输入模式，然后再读取值：

下面是常用的 GPIO API 定义：

在Firefly的例子程序中还包含了一个中断引脚，GPIO口的中断使用与GPIO的输入输出类似，首先在DTS文件中增加驱动的资源描述：

IRQ_TYPE_EDGE_RISING表示中断由上升沿触发，当该引脚接收到上升沿信号时可以触发中断函数。 这里还可以配置成如下：

然后在probe函数中对DTS所添加的资源进行解析，再做中断的注册申请，代码如下：

调用gpio_to_irq把GPIO的PIN值转换为相应的IRQ值，调用gpio_request申请占用该IO口，调用request_irq申请中断，如果失败要调用free_irq释放，该函数中gpio_info-firefly_irq是要申请的硬件中断号，firefly_gpio_irq是中断函数，gpio_info->firefly_irq_mode是中断处理的属性，”firefly-gpio”是设备驱动程序名称，gpio_info是该设备的device结构，在注册共享中断时会用到。

如何定义 GPIO 有哪些功能可以复用，在运行时又如何切换功能呢？以 I2C4 为例作简单的介绍。

查规格表可知，I2C4_SDA 与 I2C4_SCL 的功能定义如下：

在 kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399.dtsi 里有：

此处，跟复用控制相关的是 pinctrl- 开头的属性：

• pinctrl-names 定义了状态名称列表： default (i2c 功能) 和 gpio 两种状态。

• pinctrl-0 定义了状态 0 (即 default）时需要设置的 pinctrl: &i2c4_xfer

• pinctrl-1 定义了状态 1 (即 gpio)时需要设置的 pinctrl: &i2c4_gpio

这些 pinctrl 在kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399.dtsi中这样定义：

RK_FUNC_1,RK_FUNC_GPIO 的定义在 kernel/include/dt-bindings/pinctrl/rk.h 中：

另外，像”1 11”，”1 12”这样的值是有编码规则的，编码方式与上一小节”输入输出”描述的一样，”1 11”代表GPIO1_B3，”1 12”代表GPIO1_B4。

在复用时，如果选择了 “default” （即 i2c 功能),系统会应用 i2c4_xfer 这个 pinctrl，最终将 GPIO1_B3 和 GPIO1_B4 两个针脚切换成对应的 i2c 功能；而如果选择了 “gpio” ，系统会应用 i2c4_gpio 这个 pinctrl，将 GPIO1_B3 和 GPIO1_B4 两个针脚还原为 GPIO 功能。

我们看看 i2c 的驱动程序 kernel/drivers/i2c/busses/i2c-rockchip.c 是如何切换复用功能的：

首先是调用 of_get_gpio 取出设备树中 i2c4 结点的 gpios 属于所定义的两个 gpio:

然后是调用 devm_gpio_request 来申请 gpio，接着是调用 pinctrl_lookup_state 来查找 “gpio” 状态，而默认状态 “default” 已经由框架保存到 i2c->dev-pins->default_state 中了。

最后调用 pinctrl_select_state 来选择是 “default” 还是 “gpio” 功能。

下面是常用的复用 API 定义：

在复杂的片上系统（SOC）中，设计者一般会将系统的供电分为多个独立的block，这称作电源域（Power Domain），这样做有很多好处，例如：

• 在IO-Domain的DTS节点统一配置电压域，不需要每个驱动都去配置一次，便于管理；

• 依照的是Upstream的做法，以后如果需要Upstream比较方便；

• IO-Domain的驱动支持运行过程中动态调整电压域，例如PMIC的某个Regulator可以1.8v和3.3v的动态切换，一旦Regulator电压发生改变，会通知IO-Domain驱动去重新设置电压域。

Firefly-RK3399原理图上的 Power Domain Map 表以及配置如下表所示：

通过RK3399 SDK的原理图可以看到bt656-supply 的电压域连接的是vcc18_dvp, vcc_io是从PMIC RK808的VLDO1出来的； 在DTS里面可以找到vcc1v8_dvp， 将bt656-supply = <&vcc18_dvp>。 其他路的配置也类似，需要注意的是如果这里是其他PMIC，所用的Regulator也不一样,具体以实际电路情况为标准。