如何使用内核 GPIO 描述符接口答案

【问题标题】：How to use kernel GPIO descriptor interface如何使用内核 GPIO 描述符接口
【发布时间】：2019-02-09 22:34:20
【问题描述】：

我正在尝试开发一个简单的 Linux 内核模块，用于管理固定在 Raspberry Pi 的 GPIO 上的一堆传感器/执行器。
我需要的 GPIO 功能非常简单：获取/设置引脚值，接收 IRQ，...

在我的代码中，我有一个 misc_device，它实现了通常的 open、read、write 和打开操作。例如，在我的读取操作中，我想获取特定 GPIO 引脚的值（高/低）。

幸运的是，内核为此类 GPIO 操作提供了接口。实际上，根据官方GPIO doc 的说法，有两个接口：遗留接口，非常简单但已弃用，以及新的基于描述符的接口。
我想将后者用于我的项目，并且我了解如何实现我需要的所有东西，除了一件事：设备树的东西。
参考board.txt，在我可以调用 gpiod_get_index() 和稍后 gpiod_get_value() 之前，首先我需要像这样设置设备树：

foo_device {
    compatible = "acme,foo";
    ...
    led-gpios = <&gpio 15 GPIO_ACTIVE_HIGH>, /* red */
            <&gpio 16 GPIO_ACTIVE_HIGH>, /* green */
            <&gpio 17 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* blue */

    power-gpios = <&gpio 1 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};

但是，我完全不知道将那段代码放在哪里，也不知道我是否真的需要它。请注意，我有一个看起来像这样的杂项设备，其中 aaa_fops 包含读取操作：

static struct miscdevice aaa = {
    MISC_DYNAMIC_MINOR, "aaa", &aaa_fops
};

使用不推荐使用的旧接口，我的问题将得到解决，因为它不需要弄乱设备树，但如果不太复杂，我仍然想使用新接口。

我已阅读大量文档，包括官方和非官方文档，但无法为我的问题找到一个直接而简单的答案。我试图在内核源代码中找到答案，尤其是在驱动程序部分，但只是迷失在一个复杂而混乱的山谷中。缺乏关于内核的工作、最小示例 (WME) 显着减慢了我的学习过程，这只是我对它的看法。
您能否给我一个简单设备（最好是杂项）的 WME，其阅读() 操作获取引脚的值，使用新的 GPIO 接口？

如果您需要有关我的代码的更多详细信息，请询问。提前致谢！

注意 1：我知道我的大部分工作都可以在用户空间而不是内核空间中完成；我的项目仅用于教育目的，学习内核。

注意 2：我选择 misc 设备是因为它很简单，但如果需要，我可以切换到 char 设备。

【问题讨论】：

标签： linux-kernel raspberry-pi linux-device-driver kernel-module gpio

【解决方案1】：

...首先我需要像这样设置设备树：
...
但是，我完全不知道将那段代码放在哪里

设备树节点和属性不应称为“代码”。
大多数设备都连接到外围总线，因此设备节点通常是外围总线节点的子节点。

你能给我一个简单设备的 WME

您可以在内核源代码中找到大量基于描述符的 GPIO 使用示例。
由于文档将 GPIO 描述符指定为名为 <function>-gpios，对字符串“\-gpios”的目录 arch/arm/boot/dts 的 grep 报告了许多可能的示例。
特别是有

./bcm2835-rpi-b.dts:    hpd-gpios = <&gpio 46 GPIO_ACTIVE_HIGH>;

hpd-gpios 属性属于 bcm283x.dtsi 中定义的 hdmi 基节点，由 gpu/drm/vc4/vc4_hdmi.c 驱动程序使用.

/* General HDMI hardware state. */
struct vc4_hdmi {
        ... 
        int hpd_gpio;
        ...
};


static int vc4_hdmi_bind(struct device *dev, struct device *master, void *data)
{
    ...
        /* Only use the GPIO HPD pin if present in the DT, otherwise
         * we'll use the HDMI core's register.
         */
        if (of_find_property(dev->of_node, "hpd-gpios", &value)) {
                ...

                hdmi->hpd_gpio = of_get_named_gpio_flags(dev->of_node,
                                                         "hpd-gpios", 0,
                                                         &hpd_gpio_flags);
                if (hdmi->hpd_gpio < 0) {
                        ret = hdmi->hpd_gpio;
                        goto err_unprepare_hsm;
                }
                ...
        }

如果hpd-gpios 属性已定义/找到并从板的设备树中成功检索，则驱动程序的结构成员 hpd_gpio 保存 GPIO 引脚号。
由于此驱动程序不调用 devm_gpio_request()，因此框架显然为驱动程序分配了 GPIO 引脚。

然后驱动程序可以访问 GPIO 引脚。

static enum drm_connector_status
vc4_hdmi_connector_detect(struct drm_connector *connector, bool force)
{
    ...
        if (vc4->hdmi->hpd_gpio) {
                if (gpio_get_value_cansleep(vc4->hdmi->hpd_gpio) ^
                    vc4->hdmi->hpd_active_low)
                        return connector_status_connected;
                else
                        return connector_status_disconnected;
        }

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