引言¶
GPIO 接口¶
本目录中的文档详细介绍了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。
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 Linux 开发人员熟悉在嵌入式和定制硬件上使用它们。每个 GPIO 代表连接到特定引脚的位，或球栅阵列 (BGA) 封装上的“球”。电路板原理图显示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。可编程逻辑器件（如 FPGA）可以轻松提供 GPIO；电源管理器和音频编解码器等多功能芯片通常有几个这样的引脚，以帮助解决 SOC 上的引脚稀缺问题；还有使用 I2C 或 SPI 串行总线连接的“GPIO 扩展器”芯片。大多数 PC 南桥都有几十个具有 GPIO 功能的引脚（只有 BIOS 固件知道它们是如何使用的）。
GPIO 的确切功能在不同系统之间有所不同。常用选项
输出值是可写的（高 = 1，低 = 0）。某些芯片还具有关于如何驱动该值的选项，例如，只能驱动一个值，支持“线或”和类似的另一个值的方案（特别是“开漏”信号）。
输入值同样是可读的（1，0）。某些芯片支持读取配置为“输出”的引脚，这在“线或”情况下非常有用（以支持双向信号）。GPIO 控制器可能具有输入去抖/消抖逻辑，有时带有软件控制。
输入通常可以用作 IRQ 信号，通常是边沿触发的，但有时是电平触发的。此类 IRQ 可以配置为系统唤醒事件，以使系统从低功耗状态唤醒。
通常，可以根据不同产品板的需要，将 GPIO 配置为输入或输出；也存在单向的。
大多数 GPIO 可以在持有自旋锁的同时访问，但通过串行总线访问的 GPIO 通常不能。某些系统同时支持这两种类型。
在给定的电路板上，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、轻推硬件看门狗、感应开关等等。
常用 GPIO 属性¶
这些属性通过 GPIO 接口的所有其他文档来满足，理解它们很有用，尤其是在你需要定义 GPIO 映射时。
高电平有效和低电平有效¶
自然而然地会认为，当 GPIO 的输出信号为 1（“高”）时，它是“活动的”，当它为 0（“低”）时，它是非活动的。然而，实际上，GPIO 的信号可能会在其到达目的地之前被反转，或者设备可能会决定对“活动”的含义采用不同的约定。这些决定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“活动”，默认值）或低电平有效（“0”表示“活动”），以便驱动程序只需担心逻辑信号，而不必担心线路电平上发生的情况。
开漏和开路源极¶
有时，共享信号需要使用“开漏”（仅驱动低信号电平）或“开路源极”（仅驱动高信号电平）信号。该术语适用于 CMOS 晶体管；“集电极开路”用于 TTL。上拉或下拉电阻器会产生高或低信号电平。这有时称为“线与”；或者更实际地说，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会使用开漏信号。
某些 GPIO 控制器直接支持开漏和开路源极输出；许多不支持。当你需要开漏信号但你的硬件不直接支持它时，你可以使用一个常见的习惯用法来使用可以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。高电平：
gpiod_direction_input(gpio)... 这会关闭输出，因此上拉（或某些其他设备）控制信号。
相同的逻辑可以应用于模拟开路源极信号，通过驱动高信号并将 GPIO 配置为低电平的输入。这种开漏/开路源极模拟可以由 GPIO 框架透明地处理。
如果你“驱动”信号为高电平，但 gpiod_get_value(gpio) 报告一个低值（在适当的上升时间过去之后），则你知道某些其他组件正在驱动共享信号为低电平。这不一定是错误。作为一个常见的示例，这就是 I2C 时钟被拉伸的方式：需要较慢时钟的从设备会延迟 SCK 的上升沿，并且 I2C 主设备会相应地调整其信号速率。