9. 5.8. GPIO Controller Driver

9.1. Введение

В этом разделе мы рассмотрим создание и назначение GPIO-контроллеров в рамках ядра Linux. В отличие от простого использования GPIO в драйверах устройств, GPIO-контроллеры — это специальные платформенные драйверы, которые предоставляют доступ к множеству линий ввода-вывода и регистрируются в подсистеме GPIO ядра.

Такие драйверы, как gpio-bcm2835.c, позволяют использовать API GPIO для других устройств, в том числе через pinctrl.

9.2. Роль GPIO контроллера

GPIO контроллер:

  • управляет множеством GPIO линий;

  • предоставляет функции: gpio_get_value(), gpio_direction_input(), gpio_direction_output(), gpio_set_value() и т.д.;

  • может взаимодействовать с pinctrl и IRQ подсистемами;

  • регистрируется как gpiochip в /sys/class/gpio/ или через pin descriptor API.

9.3. Связь с Device Tree

GPIO контроллер должен быть описан в DT. Пример:

gpio: gpio@7e200000 {
    compatible = "brcm,bcm2835-gpio";
    reg = <0x7e200000 0x100>;
    gpio-controller;
    #gpio-cells = <2>;
};

Пояснение:

  • gpio: — label, на который ссылаются другие узлы (&gpio);

  • compatible — привязка к драйверу (например, gpio-bcm2835.c);

  • gpio-controller — признак контроллера;

  • #gpio-cells = <2> — означает, что для каждого GPIO потребуется 2 аргумента: номер и флаги.

9.4. Регистрация драйвера

Типичный драйвер GPIO реализует интерфейс struct gpio_chip и регистрирует его через gpiochip_add_data():

static struct gpio_chip mychip = {
    .label = "mygpio",
    .get = my_gpio_get,
    .set = my_gpio_set,
    .direction_input = my_gpio_dir_in,
    .direction_output = my_gpio_dir_out,
    .base = -1,
    .ngpio = 8,
    .owner = THIS_MODULE,
};

gpiochip_add_data(&mychip, NULL);

После регистрации:

  • пины становятся доступны для pinctrl и платформенных устройств;

  • можно использовать devm_gpiod_get() в драйверах для запроса нужных пинов по label.

9.5. Вывод

Драйверы GPIO контроллеров — это фундаментальная часть Linux GPIO подсистемы. Они позволяют управлять наборами пинов и предоставляют интерфейс для других драйверов. На Raspberry Pi эту роль выполняет gpio-bcm2835.c, взаимодействующий с pinctrl, irq и другими слоями.