第四节：设备树中的pinctrl描述

好，咱们接着往下聊。上一节我们把pinctrl子系统的内部机制梳理了一遍，这一节就聚焦到设备树里，看看pinctrl到底是怎么描述的。

说实话，我刚接触设备树那会儿，看到pinctrl相关的节点也是一头雾水。什么pinctrl-0、pinctrl-names，还有那一堆pinmux、pinconf的配置，感觉就像在看天书。后来做项目踩了几个坑，才慢慢摸清楚门道。

4.1 pinctrl节点定义

先说说pinctrl节点本身。在设备树里，pinctrl节点通常放在soc节点下面，或者单独作为一个子节点。它的作用就是描述SoC内部那些pin controller的硬件信息。

我习惯这么写：

pinctrl: pinctrl@10000000 {
    compatible = "vendor,soc-pinctrl";
    reg = <0x10000000 0x1000>;
    #pinctrl-cells = <2>;
    
    /* 子节点：定义具体的引脚功能组 */
    uart0_pins: uart0-pins {
        function = "uart0";
        groups = "uart0_tx", "uart0_rx";
    };
    
    i2c0_pins: i2c0-pins {
        function = "i2c0";
        pins = "GPIO0", "GPIO1";
        bias-pull-up;
        drive-strength = <2>;
    };
};

这里有几个关键点：

• compatible：匹配驱动用的，必须和驱动里写的名字一致
• reg：pin controller的寄存器基地址和大小
• #pinctrl-cells：这个很重要，表示每个引脚描述需要几个cell。常见的是2个，一个表示引脚号，一个表示功能选择

4.2 pinctrl状态

为什么要有pinctrl状态？说白了，一个外设在不同的工作场景下，引脚配置可能不一样。

举个例子，我做过一个项目，SD卡接口在正常工作时需要高速模式，引脚驱动能力要强；但在休眠时，为了省电，引脚要改成弱驱动甚至关闭。这就涉及到不同状态的切换。

设备树里用pinctrl-names来定义状态名称，用pinctrl-0、pinctrl-1来对应具体的配置：

&mmc0 {
    pinctrl-names = "default", "sleep", "idle";
    pinctrl-0 = <&mmc0_default_pins>;
    pinctrl-1 = <&mmc0_sleep_pins>;
    pinctrl-2 = <&mmc0_idle_pins>;
};

内核里，驱动可以通过pinctrl_select_state()来切换状态。比如在系统休眠时，内核会自动调用pinctrl_select_state(dev, "sleep")。

4.3 pinctrl绑定

绑定，就是把pinctrl配置"挂"到具体的外设节点上。这个过程其实很简单，就是在你的外设节点里加上pinctrl-names和pinctrl-X属性。

来看一个完整的例子：

&uart0 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart0_pins>;
};

这里&uart0_pins就是我们在pinctrl节点里定义的那个子节点。内核在初始化uart0驱动时，会去解析这个绑定，然后调用pinctrl子系统来配置引脚。

嗯，这里要注意一点：pinctrl-0可以引用多个配置节点，用空格隔开就行：

pinctrl-0 = <&pinmux_uart0 &pinconf_uart0>;

这样做的目的是把mux功能和conf功能分开定义，方便复用。我个人比较推荐这种写法，清晰明了。

4.4 pinctrl配置示例

光说不练假把式，咱们来看一个完整的实战配置。假设我们要配置一个I2C控制器，引脚是GPIO0和GPIO1，需要上拉、驱动强度为4mA。

第一步，在pinctrl节点里定义引脚组：

pinctrl: pinctrl@10000000 {
    compatible = "vendor,soc-pinctrl";
    reg = <0x10000000 0x1000>;
    #pinctrl-cells = <2>;
    
    i2c0_pins_a: i2c0-pins-a {
        pins = "GPIO0", "GPIO1";
        function = "i2c0";
        bias-pull-up;
        drive-strength = <4>;
        slew-rate = <1>;
    };
    
    i2c0_pins_b: i2c0-pins-b {
        pins = "GPIO2", "GPIO3";
        function = "i2c0";
        bias-pull-up;
        drive-strength = <2>;
    };
};

第二步，在I2C控制器节点里引用：

&i2c0 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default", "alt";
    pinctrl-0 = <&i2c0_pins_a>;
    pinctrl-1 = <&i2c0_pins_b>;
    clock-frequency = <100000>;
};

你看，这里我定义了两套引脚配置。默认用GPIO0/1，备用方案用GPIO2/3。这在做硬件兼容设计时特别有用。

4.5 知识体系总览

为了让你更直观地理解pinctrl在设备树中的整体结构，我画了一张图：

从这张图可以看得很清楚：pinctrl节点是"配置仓库"，外设节点通过pinctrl-0等属性去"取货"。内核在启动时，会按照这个绑定关系，一步步把引脚配置到寄存器里。

好了，关于设备树中的pinctrl描述，核心内容就是这些。记住三个关键词：定义、状态、绑定。搞懂了这三个，设备树这块你就拿下了大半。

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