简介¶
GPIO 接口¶
此目录中的文档提供了关于如何在驱动程序中访问 GPIO 以及如何为提供 GPIO 的设备编写驱动程序的详细说明。
什么是 GPIO？¶
“通用输入/输出”(GPIO) 是一种灵活的软件控制数字信号。 它们由多种芯片提供，并且嵌入式和定制硬件开发的 Linux 开发人员对此很熟悉。 每个 GPIO 代表连接到特定引脚或球栅阵列 (BGA) 封装上的“球”的一位。 电路板原理图显示了哪些外部硬件连接到哪些 GPIO。 可以通用地编写驱动程序，以便电路板设置代码将此类引脚配置数据传递给驱动程序。
片上系统 (SOC) 处理器严重依赖 GPIO。 在某些情况下，每个非专用引脚都可以配置为 GPIO； 大多数芯片至少有几十个。 可编程逻辑设备（如 FPGA）可以轻松提供 GPIO； 多功能芯片（如电源管理器和音频编解码器）通常有一些此类引脚，以帮助解决 SOC 上的引脚稀缺问题； 并且还有使用 I2C 或 SPI 串行总线连接的“GPIO 扩展器”芯片。 大多数 PC 南桥都有几十个支持 GPIO 的引脚（只有 BIOS 固件知道它们是如何使用的）。
GPIO 的确切功能因系统而异。 常见选项
输出值可写（高=1，低=0）。 有些芯片还具有关于如何驱动该值的选项，因此例如，可能只驱动一个值，从而支持“线或”以及类似的其他值方案（特别是“开漏”信令）。
输入值同样是可读的（1, 0）。 有些芯片支持回读配置为“输出”的引脚，这在“线或”情况下非常有用（以支持双向信令）。 GPIO 控制器可能具有输入去毛刺/防抖动逻辑，有时具有软件控制。
输入通常可以用作 IRQ 信号，通常是边沿触发，但有时是电平触发。 此类 IRQ 可以配置为系统唤醒事件，以将系统从低功耗状态唤醒。
通常，GPIO 可以根据不同产品板的需要配置为输入或输出； 也存在单向 GPIO。
大多数 GPIO 可以在持有自旋锁时访问，但通过串行总线访问的 GPIO 通常无法访问。 有些系统同时支持这两种类型。
在给定的板上，每个 GPIO 都用于一个特定目的，例如监视 MMC/SD 卡的插入/移除、检测卡写保护状态、驱动 LED、配置收发器、位敲击串行总线、探测硬件看门狗、感应开关等等。
常见 GPIO 属性¶
这些属性通过 GPIO 接口的所有其他文档得到满足，理解它们很有用，特别是如果您需要定义 GPIO 映射。
高电平有效和低电平有效¶
自然假设 GPIO 在其输出信号为 1（“高”）时“有效”，而在其输出信号为 0（“低”）时无效。 但是，在实践中，GPIO 的信号可能会在到达其目的地之前被反转，或者设备可能会决定对“有效”的含义采用不同的约定。 这些决策对于设备驱动程序应该是透明的，因此可以将 GPIO 定义为高电平有效（“1”表示“有效”，默认值）或低电平有效（“0”表示“有效”），以便驱动程序只需要关心逻辑信号，而不必关心线路电平上发生的情况。
开漏和开源¶
有时，共享信号需要使用“开漏”（其中仅实际驱动低信号电平）或“开源”（其中仅驱动高信号电平）信令。 该术语适用于 CMOS 晶体管； “开集电极”用于 TTL。 上拉或下拉电阻会导致高或低信号电平。 这有时称为“线与”； 或者更实际地，从负逻辑（低=真）的角度来看，这是一个“线或”。
开漏信号的一个常见示例是共享的低电平有效 IRQ 线。 此外，双向数据总线信号有时使用开漏信号。
有些 GPIO 控制器直接支持开漏和开源输出； 许多不支持。 当您需要开漏信令但您的硬件不直接支持时，您可以使用一个通用的习惯用法，可以通过可用作输入或输出的任何 GPIO 引脚来模拟它
低电平：
gpiod_direction_output(gpio, 0)... 这会驱动信号并覆盖上拉电阻。高电平：
gpiod_direction_input(gpio)... 这会关闭输出，因此上拉电阻（或某些其他设备）控制信号。
通过驱动高信号并将 GPIO 配置为低电平输入，可以将相同的逻辑应用于模拟开源信令。 此开漏/开源仿真可以由 GPIO 框架透明地处理。
如果您“驱动”信号为高电平，但 gpiod_get_value(gpio) 报告的值为低电平（在适当的上升时间过去后），您就知道某些其他组件正在将共享信号驱动为低电平。 这不一定是错误。 作为一个常见的例子，这就是 I2C 时钟被拉伸的方式：需要较慢时钟的从机延迟 SCK 的上升沿，并且 I2C 主机相应地调整其信令速率。