linux怎么设置io调度（GPIO子系统分析之三）

在前面两章我们分析了GPIO子系统的内容，主要包括gpio子系统内部架构，以及gpio子系统与其他内核子系统的关联等内容，主要主要介绍如何实现一个gpio控制器驱动。

一般来说，gpio控制器驱动一般都是soc厂商实现的，大多数驱动工程师并不需要实现gpio控制器驱动，但我们在开发过程中，当SOC自带的gpio引脚不够时，就可能用到扩展IO芯片来扩展GPIO（一般扩展IO芯片是IIC），当我们使用扩展IO芯片时，还是建议为该扩展IO实现gpio_chip，并注册至gpio子系统中，这样的话访问IO芯片时，可以使用gpio子系统提供的gpio_set_value等接口实现访问，而且还可以很好的和led子系统实现结合，因此作为一个驱动工程师还是建议好好掌握gpio子系统的开发流程，而本章我们则主要从如何实现一个虚拟gpio控制器驱动的角度进行说明。本章的主要内容如下：

一、实现一个gpio控制器驱动流程说明

二、虚拟gpio控制器驱动实现说明

1. 虚拟gpio控制器说明
2. 虚拟gpio控制器驱动涉及的内容说明
3. 虚拟gpio控制器驱动相关的数据结构说明
4. 虚拟gpio控制器驱动相关接口实现说明。

针对一个gpio控制器驱动，其开发流程主要为如下几步：

1. 实现一个struct gpio_chip类型的变量；
2. 调用devm_gpiochip_add_data/gpiochip_add完成gpio_chip的注册；

至此，即完成了gpio控制器驱动的注册操作。

本小节主要说明如何实现一个虚拟的gpio控制器驱动，从而让我们熟悉gpio控制器驱动的开发流程，

让我们在没有开发板的情况下，也可以很好的学习linux gpio子系统驱动。

虚拟gpio控制器说明

虽然是一个虚拟的gpio控制器，但我们还是说明该虚拟gpio控制器的相关参数。针对该虚拟gpio控制器，主要提供4个寄存器，这四个寄存器的定义如下：

0x00：gpio方向寄存器，用于进行gpio的方向配置，每一位代表一个gpio，1表示输入；0表示输出；

0x08：gpio输入寄存器，用于存储输入方向的gpio的值，该寄存器为只读寄存器；

0x10：gpio输出寄存器，主要用于对配置为输出的gpio值的获取，1表示输出高电平；0表示输出低电平；

0x18：表示中断配置寄存器，主要针对gpio中断使能与关闭，1表示使能中断；0表示关闭中断；

0x20：表示中断状态寄存器，主要用于说明是否产生中断，1表示中断产生；0表示未产生中断，该寄存器只读，且值为读清零。

（本次我们实现的gpio，不涉及gpio中断部分的内容，因中断涉及irq_chip，此处先不实现gpio中断的内容）；

虚拟gpio控制器驱动涉及的内容说明

本次驱动开发主要涉及如下两部分的内容：

1. 实现一个platform device，用于传递虚拟gpio控制器的信息，包括gpio base index、gpio num等
2. 实现一个platform driver，该drvier实现的功能如下：
1. platform driver主要用于与上述platform device完成绑定，并根据platform dev提供的控制器参数，填充struct gpio_chip类型变量，并调用gpiochip_add完成gpio_chip的注册；
2. 为该platform device在/sys下创建3个属性文件，分别为vgpio_dir(模拟gpio方向寄存器，查看该虚拟gpio控制器的方向配置参数，该属性设置为只读，仅可通过gpio_chip提供的属性文件进行方向配置)、vgpio_in（模拟gpio输入寄存器，该属性为读写，我们可通过修改vgpio_in的值，模拟输入值，用以供虚拟gpio_chip进行查看）、vgpio_out（模拟gpio输出寄存器，该属性为只读）。

虚拟gpio控制器驱动相关的数据结构说明

本次驱动主要涉及两个数据结构：virt_gpio_plat_data_t、virt_gpio_chip_tvirt_gpio_plat_data_t用于platform_device与platform_driver之间传递虚拟gpio控制器的参数，因为我们此次开发的虚拟gpio驱动未使用设备树配置虚拟gpio控制器参数，因此只能借virt_gpio_plat_data_t传递参数，另外当我们使用设备树配置虚拟gpio控制器参数时，可不设gpio base index的值，由系统进行分配；而我们不使用设备树配置虚拟gpio控制器参数时，则建议还是指定gpio base index吧。

virt_gpio_chip_t为本次虚拟gpio控制器相关的私有变量，包括了该虚拟gpio控制器对应的参数，因我们是虚拟gpio控制器，因此我们定义了gpio_dir、gpio_in、gpio_out、gpio_irq模拟四个寄存器，若是真实的gpio控制器，则只需要获取gpio控制器的寄存器地址即可。

如下即为virt_gpio_chip_t与gpio_chips链表以及gpio子系统提供的接口的关联。

虚拟gpio控制器驱动相关接口实现说明

针对虚拟gpio控制器驱动程序，刚才我们已经说明主要涉及platform device、platform driver等下

面我们一一说明。

Platform device实现

该platform device主要用于传递虚拟gpio控制器的参数，我们使用platform device、platformdriver主要用于实现驱动与设备参数分离，不再驱动中定义涉及设备的参数（关于platform 的系统，可参考我之前写的文章）。

如下即为定义的gpio控制器参数，gpio base index为256，即我们定义的虚拟gpio控制器驱动注册成功后，gpio id范围即为256-319；然后调用platform_device_register注册该platform device即可（若使用设备树，则我们只需在设备树中配置该参数，然后由linux内核解析设备树，并根据该参数创建platform device，相对来说设备树节省了我们自己注册platform device的代码）。

Platform driver实现

在platform driver的probe接口中，主要实现如下几个功能：

1. 我们申请virt_gpio_chip_t类型大小的内存空间，并完成成员变量chip的赋值，我们主要设置virt_gpio_dir_set、virt_gpio_direction_input、virt_gpio_direction_output、virt_gpio_get、virt_gpio_set、virt_gpio_request、virt_gpio_free、ngpio、base等参数，接着调用gpiochip_add完成gpio_chip的注册。

1. virt_gpio_dir_set、virt_gpio_direction_input、virt_gpio_direction_output、virt_gpio_get、virt_gpio_set这几个函数主要完成gpio方向、gpio输入值获取、gpio输出值设置与获取等参数的设置，主要通过修改virt_gpio_chip_t中的gpio_dir、gpio_in、gpio_out参数实现。

1. 为该platform device注册属性文件vgpio_dir、vgpio_in、vgpio_out，这三个文件可以理解为虚拟gpio控制器相关寄存器的外部展现。

实现以上代码功能，即完成了虚拟gpio控制器驱动。

测试验证

当完成驱动的insmod后，即可进行测试，如下所示在/sys/class/gpio下即存在gpiochip256，然后我们export gpio 257，并进入gpio 257，进行gpio的设置，此处我们设置为输入，然后通过向/sys/devices/platform/virt_gpio_dev/vgpio_in中相应位写入0或者1，然后查看gpio 257的value值。至此我们完成了虚拟gpio控制器驱动的验证。

以上即为本章的主要内容，包括如何实现一个gpio 控制器驱动，然后我们实现了一个虚拟的gpio控制器驱动，并完成了验证工作。至此我们完成了gpio 子系统的分析，至于gpio中涉及pinctrl的部分，此次没有介绍，后续会针对pinctrl做单独的分析说明。从下一站开始我们分析led子系统的内容。

（本篇文章的完整测试代码链接：https://gitee.com/jerry_chg/virt_gpio_controller）