01、pinctrl 子系统介绍

Linux的引脚控制子系统（pinctrl）是一个管理通用输入输出（GPIO）引脚的工具。它的主要作用是在系统中统一配置、分配和操作这些引脚，让不同硬件设备的GPIO功能能在内核里标准化地使用。这样既方便了硬件适配，也简化了开发者对硬件接口的控制流程。

一、什么是pinctrl 子系统

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传统方法配置引脚需要手动调整寄存器设置，这种方式既繁琐又容易出错（比如引脚功能冲突）。为此，Linux内核专门开发了pinctrl子系统来简化操作。它的主要功能包括：

1. 自动读取设备树中的引脚配置信息
2. 根据配置信息自动设置引脚的复用功能（比如将GPIO设置为SPI模式）
3. 自动配置引脚的电气参数（如电流强度、驱动能力等）

对于开发者来说，只需要在设备树文件里写好引脚的配置参数，剩下的所有初始化工作（如寄存器设置）都会由pinctrl子系统自动完成。该子系统的源代码位于Linux内核的drivers/pinctrl目录中。

这样改动后，开发者不用再直接操作硬件寄存器，配置过程变得更简单安全。

在 Pinctrl 子系统中， 有两个关键概念： 引脚组（groups） 和功能（function）。

1.1、引脚组（Groups）

引脚组是一组具有相似功能、 约束条件或共同工作的引脚的集合。 每个引脚组通常与特定的硬件功能或外设相关联。 例如， 一个引脚组可以用于控制串行通信接口（如 UART 或 SPI） ，另一个引脚组可以用于驱动 GPIO。

1.2、功能（Function）

定义了芯片上具有外设功能的功能。 每个功能节点对应于一个或多个 IO 组（group） 的配置信息。 这些功能可以是串口、 SPI、 I2C 等外设功能。

如下i2c3m0_xfer: I2C控制器的第一个引脚组， 用于配置I2C3 的引脚。

二、pinctrl 子系统目录结构

重点文件：

Makefile

pinconf.c: 对驱动能力、上下拉（底层就是SOC物理寄存器的操作）

pinmux.c：复用功能进行操作（底层就是SOC物理寄存器的操作）

三、rk3568 的 pinctrl 子系统驱动

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设备树的 pinctrl可以分为生产者和消费者两个部分:

3.1、生产者

生产者：pinctrl 对 GPIO（复用功能、配置设置）

生产者是设备树中一个提供 GPIO 引脚配置的节点。它的作用是：

1. 告诉系统每个 GPIO 引脚的具体用途
2. 说明这个引脚需要切换成什么功能（比如是用作普通输入输出，还是连接摄像头、LED 等外设）
3. 设置引脚的电气特性（比如电平高低、驱动电流大小等）

在 rk3568-pinctrl.dtsi 文件中，每个 GPIO 的配置会有三个核心内容：

1. 哪个 GPIO 引脚被使用？（例如：GPIO3_7）
2. 这个 GPIO 要切换成什么功能？（例如：复用为摄像头时钟信号，或普通输入功能）
3. 这个 GPIO 的具体参数如何设置？（例如：输出模式、电压 3.3V、高电平有效）

3.2、消费者

在设备驱动配置中，pinctrl客户端可以通过指定引脚设置、引脚组合和功能配置来满足硬件需求。不同芯片厂商提供的配置文件虽然具体参数不同，但基本编写格式是统一的。例如对于I2C3控制器的配置，开发者只需按照标准格式填写需要使用的物理引脚、引脚组合以及工作模式等信息即可完成配置。

四、pinctrl 设备树

3532 pinctrl: pinctrl {
3533         compatible = "rockchip,rk3568-pinctrl";
3534         rockchip,grf = <&grf>;
3535         rockchip,pmu = <&pmugrf>;
3536         #address-cells = <2>;
3537         #size-cells = <2>;
3538         ranges;
3539
3540         gpio0: gpio@fdd60000 {
3541                 compatible = "rockchip,gpio-bank";
3542                 reg = <0x0 0xfdd60000 0x0 0x100>;
3543                 interrupts = <GIC_SPI 33 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
3544                 clocks = <&pmucru PCLK_GPIO0>, <&pmucru DBCLK_GPIO0>;
3545
3546                 gpio-controller;
3547                 #gpio-cells = <2>;
3548                 gpio-ranges = <&pinctrl 0 0 32>;
3549                 interrupt-controller;
3550                 #interrupt-cells = <2>;
3551         };
......
3604 };

在上面的 pinctrl 节点中， 描述了 RK3568 GPIO 控制器的配置和使用方式， pinctrl 节点总共描述了五个 GPIO 控制器， 分别是 gpio0、 gpio1、 gpio2、 gpio3 和 gpio4。 通过这些 GPIO 控制器节点， 可以在设备树中配置和控制 RK3568 芯片上的 GPIO 引脚， 包括设置引脚功能、 中断处理等。

在设备树的最下方通过 include 包含了 rk3568-pinctrl.dtsi 设备树， 该设备树中包含了所有复用功能的配置， 具体内容如下所示

13 &pinctrl {
14 acodec {
15                 /omit-if-no-ref/
16                 acodec_pins: acodec-pins {
17                 rockchip,pins =
18                         /* acodec_adc_sync */
19                         <1 RK_PB1 5 &pcfg_pull_none>,
20                         /* acodec_adcclk */
21                         <1 RK_PA1 5 &pcfg_pull_none>,
22                         /* acodec_adcdata */
23                         <1 RK_PA0 5 &pcfg_pull_none>,
24                         /* acodec_dac_datal */
25                         <1 RK_PA7 5 &pcfg_pull_none>,
26                         /* acodec_dac_datar */
27                         <1 RK_PB0 5 &pcfg_pull_none>,
28                         /* acodec_dacclk */
29                         <1 RK_PA3 5 &pcfg_pull_none>,
30                         /* acodec_dacsync */
31                         <1 RK_PA5 5 &pcfg_pull_none>;
32                 };
33 };

无论是 rk3568.dtsi 设备树中的 pinctrl 节点， 还是上面 rk3568-pinctrl.dtsi 设备树中的一系列复用关系都是由瑞芯微原厂 BSP 工程师编写的， 我们只需知道如何使用即可， 而 pinctrl 客户端设备树是由我们自己根据特定需求来编写的：

rockchip,pins = <PIN_BANK PIN_BANK_IDX MUX &phandle

4.1、PIN_BANK

PIN_BANK 就是 PIN 所属的组，RK3568 一共有 5 组 PIN：GPIO0~GPIO4，分别对应 0~4，所以如果你要设置 GPIO0_C0 这个 PIN，那么 PIN_BANK 就是 0。

4.2、PIN_BANK_IDX

PIN_BANK_IDX 是组内的编号，以 GPIO0 组为例，一共有 A0~A7、B0~B7、C0~C7、D0~D7,这 32个 PIN。瑞芯微已经给这些 PIN 编了号，打开 include/dt-bindings/pinctrl/rockchip.h 文件，有如下定义

28 #define RK_PA0 0
29 #define RK_PA1 1
30 #define RK_PA2 2
31 #define RK_PA3 3
32 #define RK_PA4 4
33 #define RK_PA5 5
......
54 #define RK_PD2 26
55 #define RK_PD3 27
56 #define RK_PD4 28
57 #define RK_PD5 29
58 #define RK_PD6 30
59 #define RK_PD7 31

如果要设置 GPIO0_C0，那么 PIN_BANK_IDX 就要设置为 RK_PC0。

4.3、MUX

MUX 就是设置 PIN 的复用功能，一个 PIN 最多有 16 个复用功能，include/dtbindings/pinctrl/rockchip.h 文件中有如下内容：

61 #define RK_FUNC_GPIO 0
62 #define RK_FUNC_0 0
63 #define RK_FUNC_1 1
64 #define RK_FUNC_2 2
65 #define RK_FUNC_3 3
66 #define RK_FUNC_4 4
67 #define RK_FUNC_5 5
68 #define RK_FUNC_6 6
69 #define RK_FUNC_7 7
70 #define RK_FUNC_8 8
71 #define RK_FUNC_9 9
72 #define RK_FUNC_10 10
73 #define RK_FUNC_11 11
74 #define RK_FUNC_12 12
75 #define RK_FUNC_13 13
76 #define RK_FUNC_14 14
77 #define RK_FUNC_15 15

上面就是 16 个复用功能编号，以 GPIO0_C0 为例，查看 RK3568 数据手册，可以得到GPIO0_C0 复用情况如图:

从图 可以看出 GPIO3_D4 有 4 个复用功能： 0：GPIO0_C0 1：PWM1_M0 2：GPU_AVS 3：UART0_RX

如果要将 GPIO0_C0 设置为 GPIO 功能，那么 MUX 就设置 0，或者 RK_FUNC_GPIO。如果要设置为 PWM1_M0，那么 MUX 就设置为 1。

4.4、phandle

最后一个就是 phandle，用来描述一些引脚的通用配置信息，打开 scripts/dtc/includeprefixes/arm/rockchip-pinconf.dtsi 文件，此文件就是 phandle 可选的配置项，如下所示：

5 &pinctrl {
6
7         /omit-if-no-ref/
8         pcfg_pull_up: pcfg-pull-up {
9                 bias-pull-up;
10         };
11
12         /omit-if-no-ref/
13         pcfg_pull_down: pcfg-pull-down {
14                 bias-pull-down;
15         };
16
17         /omit-if-no-ref/
18         pcfg_pull_none: pcfg-pull-none {
19                 bias-disable;
20         };
21
22         /omit-if-no-ref/
23         pcfg_pull_none_drv_level_0: pcfg-pull-none-drv-level-0 {
24                 bias-disable;
25                 drive-strength = <0>;
26         };
......
344 };

上面的 pcfg_pull_up、pcfg_pull_down、pcfg_pull_none 和 pcfg_pull_none_drv_level_0 就是可使用的配置项。比如 GPIO0_C0 这个 PIN 用作普通的 GPIO，不需要配置驱动能力，那么就可以使用 pcfg_pull_none，也就是不设置上下拉。rockchip-pinconf.dtsi 里面还有很多其他的配置项，大家自行查阅。

最总，如果要将 GPIO0_C0 设置为 GPIO 功能，那么配置就是：

rockchip,pins =<0 RK_PC0 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none;