第4章 GPIO驱动移植：从框架到实战

GPIO，说白了就是芯片最基础的“手脚”。你让它高它就高，让它低它就低。但到了Linux内核里，事情就没那么简单了。我刚开始接触RK平台时，也被GPIO子系统绕得有点晕。今天咱们就把这块彻底捋清楚。

4.1 GPIO子系统框架：三层结构

Linux内核的GPIO子系统，我习惯把它看成三层：

• GPIO库（gpiolib）：最底层，直接操作硬件寄存器
• GPIO控制器驱动：芯片厂商实现，比如RK的gpio-rockchip.c
• GPIO消费者接口：给其他驱动用的API，比如gpiod_get_value()

你想想看，为什么搞这么复杂？直接读写寄存器不香吗？

嗯，我在一个项目里吃过亏。当时一个外设驱动直接操作GPIO寄存器，结果内核升级后寄存器地址变了，代码全废。用gpiolib的话，换个平台只需要改DTS，驱动代码不用动。

4.2 RK GPIO控制器驱动分析

瑞芯微的GPIO控制器，每个bank有32个引脚。以RK3588为例，有4个GPIO bank：GPIO0~GPIO3。驱动文件在 drivers/gpio/gpio-rockchip.c。

我建议你重点关注这几个回调函数：

回调函数	作用	我在项目中踩过的坑
direction_input	设置引脚为输入	忘记配置上拉/下拉，导致电平不确定
direction_output	设置引脚为输出并赋值	输出低电平时驱动能力不足，外设不响应
get	读取引脚电平	中断上下文里调用这个函数，导致调度异常
set	设置引脚电平	多个驱动同时操作同一个GPIO，竞争条件
to_irq	GPIO号转中断号	返回的中断号不对，request_irq失败

4.3 DTS中GPIO配置实战

DTS配置是GPIO移植的重头戏。我见过太多人在这里翻车。先看一个标准配置：

&gpio1 {
    status = "okay";
};

my_device: my-device {
    compatible = "my,device";
    pinctrl-names = "default", "sleep";
    pinctrl-0 = <&my_device_pins>;
    pinctrl-1 = <&my_device_sleep_pins>;
    
    enable-gpios = <&gpio1 RK_PB2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    irq-gpios = <&gpio1 RK_PB3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};

这里有几个关键点：

• pinctrl-names：定义不同状态，比如default和sleep
• pinctrl-0：引用pinctrl节点，配置复用功能
• enable-gpios：直接引用GPIO控制器，指定bank和引脚

我曾经在一个项目里，把RK_PB2写成了RK_PB3，结果设备死活不工作。查了两天才发现是引脚号错了。所以，我建议你每次写完DTS，先用dtc -I dts -O dtb编译，再用fdtdump反编译确认。

4.4 GPIO中断调试

GPIO中断调试，是驱动开发里最让人头疼的部分之一。我总结了一套调试流程：

1. 确认中断号：cat /proc/interrupts | grep gpio，看有没有注册成功
2. 检查触发条件：上升沿、下降沿、高电平、低电平，别搞混
3. 测试中断响应：手动短接GPIO到VCC或GND，看中断计数是否增加
4. 排查中断处理函数：加printk，确认是否进入了handler

嗯，这里要注意。中断处理函数里不能做耗时操作。我有个同事在中断里调用了msleep，结果系统直接死锁。中断上下文里只能用tasklet或workqueue推迟处理。

看一个典型的中断注册代码：

static irqreturn_t my_gpio_irq_handler(int irq, void *dev_id)
{
    struct my_device *dev = dev_id;
    
    /* 读取GPIO状态 */
    int val = gpiod_get_value(dev->gpio);
    
    /* 注意：这里不能sleep！ */
    schedule_work(&dev->work);
    
    return IRQ_HANDLED;
}

static int my_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct my_device *dev;
    int irq, ret;
    
    dev = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*dev), GFP_KERNEL);
    
    dev->gpio = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "irq", GPIOD_IN);
    irq = gpiod_to_irq(dev->gpio);
    
    ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq, my_gpio_irq_handler,
                           IRQF_TRIGGER_FALLING, "my_device", dev);
    return ret;
}

调试时，我常用的命令：

• echo 1 > /sys/class/gpio/gpioN/value：手动控制GPIO
• cat /sys/kernel/debug/gpio：查看所有GPIO状态
• cat /proc/interrupts：查看中断统计

4.5 常见故障与排查

故障现象	可能原因	排查方法
GPIO输出电平不对	驱动能力不足、上拉/下拉配置错误	用示波器看波形，检查DTS中drive-strength
中断不触发	中断号错误、触发条件不对、pinctrl未配置	cat /proc/interrupts，手动触发测试
中断频繁触发	没有去抖、电平不稳定	硬件加电容，软件加延迟或使用IRQF_TRIGGER_NONE
GPIO被其他驱动占用	DTS中多个节点引用同一个GPIO	检查DTS，使用gpio-reserved-ranges

说实话，GPIO驱动移植本身不难，难的是排查。我个人的习惯是：先确认硬件没问题，再查DTS，最后看驱动代码。顺序别搞反了，否则容易做无用功。

好了，GPIO这块就聊到这儿。记住我说的三层框架、DTS配置要点、中断调试流程，你在RK平台上基本不会在GPIO上栽跟头。