pinctrl子系统介绍

一、介绍

Linux 内核中的 pinctrl子系统（Pin Control Subsystem）是一个用于统一和管理片上系统（SoC）引脚功能的框架。它主要解决引脚功能复杂、厂商差异大带来的驱动开发困难问题，负责引脚的复用、配置和状态管理 。

 

下表清晰地概括了 pinctrl 子系统的核心方面：

 

 

二、架构与工作原理

 

pinctrl 子系统的软件架构采用分层设计，以“求同存异”的方式平衡通用性和硬件特异性 。

 

- 核心层（pinctrl-core）：作为中间层，它向上为其他驱动提供统一的API接口，向下定义了一套标准的操作函数集（如 

"pinctrl_ops", 

"pinmux_ops", 

"pinconf_ops"），让底层驱动去实现。设备驱动通常通过 

"devm_pinctrl_get"、

"pinctrl_lookup_state"、

"pinctrl_select_state" 等函数来获取和切换引脚状态 。

- 驱动层（pinctrl-driver）：由芯片厂商或硬件开发人员实现，负责将具体的SoC引脚控制器抽象出来，并通过 

"pinctrl_register()" 向核心层注册。它会实现核心层要求的各种操作函数，从而直接操作硬件寄存器 。

- 客户端（pinctrl-client）：指那些需要使用引脚的设备驱动，如I2C、SPI驱动。它们通过在设备树中声明所需的引脚状态来使用pinctrl服务 。

 

三、设备树中的配置

 

pinctrl 的配置主要在设备树中完成，通常涉及两种节点 。

 

1. Pin Controller 设备节点：这个节点描述了SoC内部的引脚控制器，它定义了引脚或引脚组（pin group）可以被配置成何种功能（function）和电气特性。不同平台的格式可能不同 。

/* 示例：在Pin Controller节点中定义一组UART引脚配置 */

&iomuxc {

    pinctrl_uart1: uart1grp {

        fsl,pins = <

            MX6UL_PAD_UART4_TX_DATA__UART1_DCE_TX 0x1b0b0

            MX6UL_PAD_UART4_RX_DATA__UART1_DCE_RX 0x1b0b0

        >;

    };

};

2. Client Device 设备节点：在使用这些引脚的设备节点中，通过属性引用上面定义的配置。

/* 在UART设备节点中引用引脚配置 */

&uart1 {

    pinctrl-names = "default", "sleep"; /* 定义两种状态 */

    pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>; /* 默认状态使用上述配置 */

    pinctrl-1 = <&pinctrl_uart1_sleep>; /* 休眠状态可能使用不同的配置 */

    status = "okay";

};

 

四、在驱动中的使用

 

在设备驱动中，使用pinctrl有两种常见方式：

 

- 自动状态切换：这是最常用的方式。当驱动通过 

"platform_driver_register" 注册设备后，内核在探测（probe）阶段会自动调用 

"pinctrl_bind_pins" 函数，该函数会从设备树中解析出 

"pinctrl-names" 里名为 "default" 的状态并自动应用。在系统挂起和恢复时，内核也会尝试自动切换到 "sleep" 和 "default" 状态 。

- 手动API调用：如果需要在驱动运行过程中主动切换状态，可以手动调用API 。

struct pinctrl *pctrl;

struct pinctrl_state *state_active, *state_sleep;

 

pctrl = devm_pinctrl_get(&pdev->dev);

state_active = pinctrl_lookup_state(pctrl, "default");

state_sleep = pinctrl_lookup_state(pctrl, "sleep");

 

// 切换到活跃状态

pinctrl_select_state(pctrl, state_active);

...

// 切换到休眠状态

pinctrl_select_state(pctrl, state_sleep);