《Pinctrl和GPIO子系统的使用》
1.参考文档
a. 内核 Documentation\devicetree\bindings\Pinctrl\ 目录下： Pinctrl-bindings.txt b. 内核 Documentation\gpio 目录下： Pinctrl-bindings.txt c. 内核 Documentation\devicetree\bindings\gpio 目录下： gpio.txt
2.Pinctrl子系统概念
linux下的pintcrl和gpio子系统就类似于ST的“BSP库”。引入“设备树”之后，使用一个外设时，对于pin引脚的初始化和管理，只需通过设备树描述即可，然后由pin子系统管理；对于gpio则由gpio子系统管理。
因此，与CPU引脚“关联”的设备驱动，最终都会调用pincrtl和gpio子系统。二者是设备驱动的基础，这二者也是一个设备驱动。
CPU的gpio引脚除了的方向、速度、上下拉、驱动能力等基本的电气特性外，一般会包括复用功能，即该引脚既可以作为普通gpio，还可能复位为i2c引脚、uart引脚等。如果采用直接配置寄存器的方式进行驱动开发，会非常繁琐，每更改一个功能就得重新翻阅手册配一遍寄存器，另一方面还可能存在“冲突”问题，比如该引脚已被复用为i2c在使用，但被驱动工程师忽略了，再去使用该gpio时会导致未知预期的问题。引入pintctrl子系统就可以解决诸如此类问题，结合设备树的使用，只需把pin信息在设备树描述清楚，即由pinctrl子系统介入管理。
从设备树开始学习 Pintrl 会比较容易。
主要参考文档是：内核 Documentation\devicetree\bindings\pinctrl\pinctrl-bindings.txt。
这会涉及 2 个对象：pin controller、client device。
前者提供服务：可以用它来复用引脚、配置引脚。
后者使用服务：声明自己要使用哪些引脚的哪些功能，怎么配置它们。
2.1 pin controller
在芯片手册里你找不到 pin controller，它是一个软件上的概念，你可以认为它对应IOMUX──用来复用引脚，还可以配置引脚(比如上下拉电阻等)。
注意，pin controller 和 GPIO Controller 不是一回事，前者控制的引脚可用于 GPIO 功能、I2C 功能；后者只是把引脚配置为输出、输出等简单的功能。
2.2 client device
“客户设备”，谁的客户？Pinctrl 系统的客户，那就是使用 Pinctrl 系统的设备，使用引脚的设备。它在设备树里会被定义为一个节点，在节点里声明要用哪些引脚。
下面这个图就可以把几个重要概念理清楚：
上图中，左边是 pincontroller 节点，右边是 client device 节点：
上图中，左边是 pincontroller 节点，右边是 client device 节点：pin state：
对于一个“client device”来说，比如对于一个 UART 设备，它有多个“状态”：default、sleep等，那对应的引脚也有这些状态。
怎么理解？
比如默认状态下，UART 设备是工作的，那么所用的引脚就要复用为 UART 功能。
在休眠状态下，为了省电，可以把这些引脚复用为 GPIO 功能；或者直接把它们配置输出高电平。
上图中，pinctrl-names 里定义了 2 种状态：default、sleep。
第 0 种状态用到的引脚在 pinctrl-0 中定义，它是 state_0_node_a，位于 pincontroller 节点中。
第 1 种状态用到的引脚在 pinctrl-1 中定义，它是 state_1_node_a，位于 pincontroller 节点中。
当这个设备处于 default 状态时，pinctrl 子系统会自动根据上述信息把所用引脚复用为uart0 功能。
当这这个设备处于 sleep 状态时，pinctrl 子系统会自动根据上述信息把所用引脚配置为高电平
groups 和 function：
一个设备会用到一个或多个引脚，这些引脚就可以归为一组(group)；
这些引脚可以复用为某个功能：function。
当然：一个设备可以用到多能引脚，比如 A1、A2 两组引脚，A1 组复用为 F1 功能，A2组复用为 F2 功能。
Generic pin multiplexing node 和 Generic pin configuration node：
在上图左边的 pin controller 节点中，有子节点或孙节点，它们是给 client device 使用的。
可以用来描述复用信息：哪组(group)引脚复用为哪个功能(function)；
可以用来描述配置信息：哪组(group)引脚配置为哪个设置功能(setting)，比如上拉、下拉等。
注意：pin controller 节点的格式，没有统一的标准！！！！每家芯片都不一样
3.GPIO系统
pinctrl子系统主要是管理pin的电气属性和复用功能，而gpio子系统则是管理gpio的申请释放、控制输入输出、io中断等功能。gpio子系统屏蔽了gpio相关寄存器的配置过程，换而提供了常用的接口函数给驱动工程师使用，方便gpio相关的驱动开发。
gpio子系统功能
- 对于驱动层，屏蔽gpio寄存器配置细节，提供统一gpio操作接口
- 对于BSP层，统一框架，方便不同CPU接入，只需更换pinctrl子系统的驱动
3.1 GPIO子系统常用函数
gpio子系统对于驱动层的API位于“/kernel/include/linux/gpio.h”中。
（1）检查gpio是否可用
int gpio_is_valid(int number); number： gpio序号 返回： 可用返回true，不可用返回false
（2）申请使用一个gpio
使用一个gpio前，必须向内核申请该gpio。 int gpio_request(unsigned gpio, const char *label) gpio: 待申请gpio序号 label:gpio命名 返回: 成功返回0，失败返回负数
（3）释放已申请gpio
如果不使用该gpio，则需要释放，否则其他模块申请不到该gpio序号。 int gpio_free(unsigned gpio) gpio：待释放gpio序号
返回：成功返回0，失败返回负数
（4）设置gpio输入模式
int gpio_direction_input(unsigned gpio) gpio：待设置gpio序号 返回：成功返回0，失败返回负数
（5）设置gpio输出模式
void gpio_set_value(unsigned gpio, int value) gpio：待设置gpio序号 value：默认输出状态
（6）读取 gpio状态
int gpio_get_value(unsigned int gpio) gpio：待读取gpio序号 返回：成功返回gpio状态（1/0），失败返回负数
（7）设置 gpio状态
void gpio_set_value(unsigned int gpio, int value) gpio：待设置gpio序号 value：待设置值
（8）中断号映射
int gpio_to_irq(unsigned gpio) gpio：待设置gpio序号 返回：成功返回中断号，失败返回负数
如果使用该 GPIO 时，不会动态的切换输入输出，建议在开始时就设置好 GPIO 输出方向，后面拉高拉低时使用 gpio_set_value()接口，而不建议使用gpio_direction_output(), 因为 gpio_direction_output 接口里面有 mutex 锁，对中断上下文调用会有错误异常，且相比 gpio_set_value，gpio_direction_output 所做事情更多，浪费。
