Linux Driver

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苏木2026-01-21
1427
6.7m

LV030-虚拟pinctrl驱动实例 ​

来写一个虚拟的 pinctrl 子系统的驱动程序？。若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正 😃。

一、编写 pinctrl 驱动程序要做什么？ ​

1. pinctrl 三大作用 ​

  • （1）引脚枚举与命名(Enumerating and naming)：包括单个引脚和各组引脚。
  • （2）引脚复用(Multiplexing)：比如用作 GPIO、I2C 或其他功能。
  • （3）引脚配置(Configuration)：比如上拉、下拉、open drain、驱动强度等。

2. 做哪些事？ ​

  • pin controller：

（1）创建设备树节点

img

（2）编写驱动程序

  • 开发板测试

（1）创建 client 设备树节点

（2）编写驱动程序

二、编写虚拟 pinctrl 程序实例 ​

1. 硬件功能 ​

假设这个虚拟的 pin controller 有 4 个引脚：

image-20260121142917666

  • pin0,1,2,3 都可以配置为 GPIO 功能。
  • pin0,1 还可以配置为 I2C 功能。
  • pin2,3 还可以配置为 UART 功能。

2. 编写设备树文件 ​

c
/ {
	model = "Freescale i.MX6 UlltraLite ALPHA EMMC Board";
	compatible = "fsl,imx6ull-alpha-emmc", "fsl,imx6ull";

    alpha {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        compatible = "simple-bus";
        //......
        virtual_pincontroller {
            compatible = "alpha,virtual_pinctrl";
            i2cgrp: i2cgrp {
                functions = "i2c", "i2c";
                groups = "pin0", "pin1";
                configs = <0x11223344  0x55667788>;
            };
        };

        virtual_i2c {
            compatible = "alpha,virtual_i2c";
            pinctrl-names = "default";
            pinctrl-0 = <&i2cgrp>;
        };
    };
};

编译完设备树，就更新到开发板上去。更新成功可以看到如下节点：

image-20250402194357273

3. 驱动程序 ​

参考伟东山教程：Linux-doc_and_source_for_drivers/IMX6ULL/source/06_Pinctrl at master · 100askTeam/Linux-doc_and_source_for_drivers · GitHub

3.1 pinctrl 驱动 ​

核心是 pinctrl_desc：分配、设置和注册 pinctrl_desc 结构体。这里是一个 platform_driver。可以看这里：31_pinctrl_gpio_subsystem/03_virtual_pinctrl/drivers_demo/virtual_pinctrl_driver.c

3.2 client 驱动 ​

编写、注册一个 platform_driver 即可。可以看这里：31_pinctrl_gpio_subsystem/03_virtual_pinctrl/drivers_demo/virtual_pinctrl_client.c

三、调试虚拟的 pinctrl ​

1. 开发板准备 ​

1.1 设备树 ​

前面更新了设备树，注意更新。

1.2 加载驱动 ​

这个需要加载两个驱动：

shell
insmod ./virtual_pinctrl_driver.ko
image-20250402194752814
shell
insmod ./virtual_pinctrl_client.ko
image-20250402194819910

2. pinctrl 调试信息 ​

开发板的 /sys/kernel/debug/pinctrl/ 目录下，每一个 pin controller 都有一个目录，比 virtual_pincontroller。里面有很多文件，作用如下：

pinctrl 的虚拟文件作用
pins单个引脚信息
pingroups引脚的组信息
pinmux-pins单个引脚的复用信息
pinmux-functionsfunction 下的 group(支持该 function 的 group)
pinconf-pins单个引脚的配置
pinconf-groups引脚组的配置
pinconf-config可以通过写它修改指定设备、指定状态下、指定(组)引脚的 config 值

2.1 单个引脚信息 ​

shell
# cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pins
registered pins: 4
pin 0 (pin0) virtual_pincontroller
pin 1 (pin1) virtual_pincontroller
pin 2 (pin2) virtual_pincontroller
pin 3 (pin3) virtual_pincontroller

以刚才我们的设备树为例就是：

shell
cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pins
image-20250402194952302

2.2 引脚的组信息 ​

shell
# cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pingroups
registered pin groups:
group: pin0
pin 0 (pin0)

group: pin1
pin 1 (pin1)

group: pin2
pin 2 (pin2)

group: pin3
pin 3 (pin3)

以刚才我们的设备树为例就是：

shell
cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pingroups
image-20250402195210757

2.3 单个引脚的复用信息 ​

shell
# cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinmux-pins
Pinmux settings per pin
Format: pin (name): mux_owner gpio_owner hog?
pin 0 (pin0): virtual_i2c (GPIO UNCLAIMED) function i2c group pin0
pin 1 (pin1): virtual_i2c (GPIO UNCLAIMED) function i2c group pin1
pin 2 (pin2): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED)
pin 3 (pin3): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED)

以刚才我们的设备树为例就是：

shell
cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinmux-pins
image-20250402195237959

2.4 function 下的 group(支持该 function 的 group) ​

shell
#cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinmux-functions
function: gpio, groups = [ pin0 pin1 pin2 pin3 ]
function: i2c, groups = [ pin0 pin1 ]
function: uart, groups = [ pin2 pin3 ]

以刚才我们的设备树为例就是：

shell
cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinmux-functions
image-20250402195311931

2.5 单个引脚的配置 ​

shell
# cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinconf-pins
Pin config settings per pin
Format: pin (name): configs
pin 0 (pin0): 0x11223344
pin 1 (pin1): 0x55667788
pin 2 (pin2): 0x0
pin 3 (pin3): 0x0

以刚才我们的设备树为例就是：

shell
cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinconf-pins
image-20250402195338812

2.6 引脚组的配置 ​

shell
# cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinconf-groups
Pin config settings per pin group
Format: group (name): configs
0 (pin0): 0x11223344
1 (pin1): 0x55667788
2 (pin2): 0x0
3 (pin3): 0x0

以刚才我们的设备树为例就是：

shell
cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinconf-groups
image-20250402195414515

3. 修改配置值 ​

在内核源码中为我们提供了下面的函数来修改配置值

c
// drivers/pinctrl/pinconf.c
    pinconf_dbg_config_write()

如果 pin controller 驱动程序中的 pinconf_ops 提供了 pin_config_dbg_parse_modify 函数，就可以通过 pinconf-config 文件修改某个 pin 或某个 group 的配置值。

shell
# 格式: modify <config> <devicename> <state> <pin_name|group_name> <newvalue>
echo "modify config_pin virtual_i2c default pin0 0xaabb" > /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinconf-config

cat /sys/kernel/debug/pinctrl/virtual_pincontroller/pinconf-config

以上面的设备树为例就是：

shell
echo "modify config_pin virtual_i2c default pin0 0xaabb" > /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinconf-config

cat /sys/kernel/debug/pinctrl/alpha:virtual_pincontroller/pinconf-config
image-20250402200113056

不过上面失败了，没太搞明白为啥，不过这里主要是了解虚拟 pinctrl 子系统的实例，这里先不管了，后面有需要再说。

参考资料：

07_编写虚拟的 Pinctrl 驱动程序 — Linux 设备驱动开发教程中心