一、GPIO的初始化

• 在内核源码目录下使用命令“ls drivers/gpio/*.o”，可以看到“gpioexynos4”被编译进了内核.通过搜索*.o文件，可以知道内核编译内哪些文件。针对的看可以简化很多。
– 生成.o文件代表最终被编译进了内核
– 除了menuconfig配置文件，还可以通过.o文件来判定该文件是否编译进了

ls drivers/gpio/*.o

内核

• 在“gpio-exynos4.c”文件最下面一行
– core_initcall(exynos4_gpiolib_init);
– core_initcall代表在linux初始化过程中会调用
– 初始化函数是在源码目录下“include/linux/init.h”文件中定义的，该头文件中定义了一系列的初始化函数，在linux启动的过程中会按等级

init.h文件相关部分

 * A "pure" initcall has no dependencies on anything else, and purely

 * initializes variables that couldn't be statically initialized.

 *

 * This only exists for built-in code, not for modules.

 */

#define pure_initcall(fn)               __define_initcall("0",fn,0)

#define core_initcall(fn)               __define_initcall("1",fn,1)

#define core_initcall_sync(fn)          __define_initcall("1s",fn,1s)

#define postcore_initcall(fn)           __define_initcall("2",fn,2)

#define postcore_initcall_sync(fn)      __define_initcall("2s",fn,2s)

#define arch_initcall(fn)               __define_initcall("3",fn,3)

#define arch_initcall_sync(fn)          __define_initcall("3s",fn,3s)

#define subsys_initcall(fn)             __define_initcall("4",fn,4)

#define subsys_initcall_sync(fn)        __define_initcall("4s",fn,4s)

#define fs_initcall(fn)                 __define_initcall("5",fn,5)

#define fs_initcall_sync(fn)            __define_initcall("5s",fn,5s)

#define rootfs_initcall(fn)             __define_initcall("rootfs",fn,rootfs)

#define device_initcall(fn)             __define_initcall("6",fn,6)

• 初始化函数调用了“exynos4_gpiolib_init”
• 通过软件source insight查找到exynos4_gpiolib_init函数的定义
• 在该函数中引用了chip = exynos4_gpio_common_4bit结构体
• 查找到结构体exynos4_gpio_common_4bit
• 可以看到结构体中有S5P_VA_XXXX的基地址定义，VA一般用来代表虚拟地址 

以有带有label= "GPL2"的结构体为例 

结构体exynos4_gpio_common_4bit 

• .base = (S5P_VA_GPIO2 + 0x100)
– 表示偏移地址和虚拟地址相加
• .eint_offset = 0x20
– 表示中断部分，介绍中断的时候再讲（IO口可以配置为中断模式）
• .group = 22
– 给GPIO分组
• chip.base = EXYNOS4_GPL2(0),
– 宏定义EXYNOS4_GPL2(0)赋值给初始化函数
• chip.ngpio = EXYNOS4_GPIO_L2_NR
– 表示这一小组中有几个GPIO
• chip.label = "GPL2",
– 程序员需要关心的标志

• 宏定义EXYNOS4_GPL2(0)分析
– EXYNOS4_GPL2(_nr) (EXYNOS4_GPIO_L2_START + (_nr))
– 枚举GPIO
– EXYNOS4_GPIO_L2_START= EXYNOS4_GPIO_NEXT(EXYNOS4_GPIO_L1)
– EXYNOS4_GPIO_NEXT宏定义
– #define EXYNOS4_GPIO_NEXT(__gpio) ((__gpio##_START) + (__gpio##_NR)
+ CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 1)
• GPIO的数量EXYNOS4_GPIO_L2_NR
– 可以通过手册查到 
• S5P_VA_GPIO2

虚拟地址

• 查找S5P_VA_GPIO2宏定义，可以看到所有的GPIO被分为4个bank，这
个和datasheet上面是一致的。
– S5P_VA_GPIO1
– S5P_VA_GPIO2 S3C_ADDR(0x02240000)
– S5P_VA_GPIO3
– S5P_VA_GPIO4
• 查找到S3C_ADDR宏定义
– #define S3C_ADDR(x) (S3C_ADDR_BASE + (x))
• 查找到S3C_ADDR_BASE宏定义，这是一个虚拟地址，可以看出，地址
范围超出了1G或者2G内存的范围
– #define S3C_ADDR_BASE 0xF6000000 

虚拟地址和物理地址映射

– 虚拟地址一般很好查找，一般在平台相关gpio的文件中就可以找到宏定义
• 在source insight中搜索关键字“S5P_VA_GPIO2”，看看那里用到了这个宏定义。搜索时间会比较长，1-5分钟吧。
• 搜索出来之后，可以看到除了gpio-exynos4.c文件中使用，cpu-exynos中也使用了，这是一个平台文件

• 结构体解释
– .virtual = (unsigned long)S5P_VA_GPIO2,表示虚拟地址

– .pfn = __phys_to_pfn(EXYNOS4_PA_GPIO2),表示物理地址

– .length = SZ_4K,表示映射的宽度

– .type = MT_DEVICE,

• 查找到宏定义EXYNOS4_PA_GPIO2

#define EXYNOS4_PA_GPIO2　　0x11000000

这个物理地址0x11000000就是

• 初始化过程简单描述
– 平台文件分别定义好物理地址和虚拟地址
– 物理地址和虚拟地址之间映射
• 在初始化中，引入了程序员需要使用的GPIO宏定义，并将宏定义装入chip结构体中

GPIO的调用函数

• 例如头文件gpio-cfg.h中s3c_gpio_cfgpin函数。这个函数是给GPIO做配置，第一个参数是宏EXYNOS4_GPL2(0)，第二个是配置的状态参数
– 配置头文件在arm/arm/plat-samsung/include/plat/gpio-cfg.h
• 查找该函数，可以看到进入函数就会调用chip结构体
– s3c_gpiolib_getchip，这个函数通过pin调用之后，会返回s3c_gpios[chip] 的参数
– exynos4_gpio_common_4bit[]和s3c_gpios都是结构体s3c_gpio_chip类型的数据
– 然后计算偏移地址等等一系列操作，这一部分是linux内核以及三星平台完成的，具体细节不用管。

• 也就是我们控制GPIO的时候，可以通过GPIO的一些处理函数加上类似EXYNOS4_GPL2(0)的宏定义，就可以操作GPIO
• 后面再具体介绍GPIO操作中，常用函数的使用

• 不是说好的分页大小要一样，怎么GPIO经过mmu处理的时候，又有SZ_256又有SZ_4K？
– 实际上CPU查找地址的时候，仍旧是通过内存。mmu本身不保存具体的数据，主要是提供一个虚拟地址和物理地址的表格，表格中还有字段的长度。这个分页和mmu没什么关系，是CPU内存以及物理地址之间通信使用
的概念。这个只是一个抽象的概念，理解mmu只是一个表格，CPU对GPIO的操作就很好理解了。 

常见问题

• 内部寄存器不是很快么，CPU为什么不直接读取？
– 内部寄存器是很快，但是相对于CPU还是非常慢。CPU处理数据是将内存中一大段一大段处理，如果单个的读取内部寄存器的值，对CPU是极大的浪费。把内部寄存器也看成“特殊的物理地址”即可。
• 只讲了虚拟地址和物理地址对应数组，怎么没介绍哪里调用了？
– 大家可以看一下函数ioremap，linux会调用这个函数来实现gpio的映射关系
– 今天讲的已经够多够深入了，大家只要能够理解这么一层意思就可以了，这个东西对我们实际写驱动的帮助其实不是那么大！ 
• 如果我还是理解不了“对宏定义EXYNOS4_GPL2(0)的操作就是对4412芯片管脚AC21寄存器的操作”，怎么办？
– 记住这个结论，能够将宏变量EXYNOS4_GPL2(0)和GPL这一组GPIO的第0位寄存器联想起来。
– 后面跟着我依葫芦画瓢，不影响大家实际写程序，有兴趣再回过头理解 

二、LED驱动

原理简单介绍

• 三极管（NPN锗管）
– “电流控制电流源”
– 三极端CE间的电阻可变，可以把Rce看成一个可调电阻，可调电阻的变量是电源
• IO管脚拉高之后，BE之间达到一定电流，可变电阻Rce就从无限大降低到大概几百欧姆。
– 高电平灯亮，低电平灯灭 

头文件

• Linux中申请GPIO的头文件
– include/linux/gpio.h
• 三星平台的GPIO配置函数头文件

– arch/arm/plat-samsung/include/plat/gpio-cfg.h
– 包括三星所有处理器的配置函数
• 三星平台EXYNOS系列平台，GPIO配置参数宏定义头文件
– arch/arm/mach-exynos/include/mach/gpio.h
– GPIO管脚拉高拉低配置参数等等
– 配置参数的宏定义应该在arch/arm/plat-samsung/include/plat/gpio-cfg.h文件中
• 三星平台4412平台，GPIO宏定义头文件。已经包含在头文件gpio.h中
– arch/arm/mach-exynos/include/mach/gpio-exynos4.h
– 包括4412处理器所有的GPIO的宏定义

leds_module

#include

#include

/* device register header file, include device and driver struct

 * register and remove function */

#include

/* register misc device header file */

#include

/* register deivce node file operations struct */

#include

/* linux gpio header file */

#include

/* samsung gpio config file */

#include

/* exynos gpio config header file */

#include

/* 4412 gpio header file */

#include

#define DRIVER_NAME "hello_ctl"

#define DEVICE_NAME "hello_ctl"

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

MODULE_AUTHOR("TOPEET");

static int hello_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

        printk(KERN_EMERG "hello openn");

        return 0;

}

static int hello_release(struct inode *inode, struct file *file)

{

        printk(KERN_EMERG "hello releasen");

        return 0;

}

static long hello_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd ,unsigned long arg)

{

        printk(KERN_EMERG "cmd is %u, arg is %lun", cmd, arg);

        if(cmd > 1 || arg > 1) {

                printk(KERN_EMERG "cmd and arg is 0 or 1n");

                return 0;

        }

        gpio_set_value(EXYNOS4_GPL2(0), cmd);

        return 0;

}

static struct file_operations  hello_ops = {

        .owner   = THIS_MODULE,

        .open    = hello_open,

        .release = hello_release,

        .unlocked_ioctl = hello_ioctl,

};

static struct miscdevice hello_dev = {

        .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,

        .name  = DEVICE_NAME,

        .fops  = &hello_ops,

};

static int hello_probe(struct platform_device *pdv)

{

        int ret;

        printk(KERN_EMERG "tinitializedn");

        /* set up gpio */

        ret = gpio_request(EXYNOS4_GPL2(0), "LEDS");

        if(ret < 0) {

                printk(KERN_EMERG "gpio_request EXYNOS4_GPL2(0) failedn");

                return ret;

        }

        s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPL2(0), S3C_GPIO_OUTPUT);

        gpio_set_value(EXYNOS4_GPL2(0), 0);

        /* register */

        misc_register(&hello_dev);

        return 0;

}

static int hello_remove(struct platform_device *pdv)

{

        printk(KERN_EMERG "tremoven");

        misc_deregister(&hello_dev);

        return 0;

}

static void hello_shutdown(struct platform_device *pdv)

{

}

static int hello_suspend(struct platform_device *pdv, pm_message_t state)

{

        return 0;

}

static int hello_resume(struct platform_device *pdv)

{

        return 0;

}

struct platform_driver hello_driver = {

        .probe    = hello_probe,

        .remove   = hello_remove,

        .shutdown = hello_shutdown,

        .suspend  = hello_suspend,

        .resume   = hello_resume,

        .driver = {

                .name  = DRIVER_NAME,

                .owner = THIS_MODULE,

        }

};

static int hello_init(void)

{

        int DriverState;

    printk(KERN_EMERG "Hello world enter!n");

        DriverState = platform_driver_register(&hello_driver);

        printk(KERN_EMERG "tDriverState is %dn", DriverState);