嵌入式学习 day65：Linux驱动进阶——pinctrl 子系统和 platform 驱动框架

一、pinctrl 子系统

1. 为什么需要 pinctrl

一个引脚可以复用成多种功能（GPIO、I2C、PWM 等），还可以配置电气属性（上下拉、驱动能力、速度等）。如果每个驱动都手动配置这些寄存器，代码会非常繁琐。

pinctrl 子系统 就是内核用来统一管理引脚复用和电气属性的框架。

2. pinctrl 的组成

概念	说明
pin controller	对应 IOMUXC，负责复用和电气属性配置
client device	使用 pinctrl 的设备（比如 LED、按键）

3. pinctrl 节点

pinctrl 节点写在 &iomuxc 内部：

dts

&iomuxc {
    pinctrl_led: ledgrp {
        fsl,pins = <
            MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03  0x10B0
        >;
    };
};

部分	含义
pinctrl_led	标签，供其他节点引用
ledgrp	节点名（自定义）
fsl,pins	固定属性名
MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03	引脚复用宏
0x10B0	电气属性值

4. 引脚复用宏

引脚复用宏定义在 imx6ul-pinfunc.h 里：

c

#define MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03  0x0068 0x02F4 0x0000 0x5 0x0

字段	含义
0x0068	复用寄存器偏移（基地址 0x020E0000 + 0x0068 = 0x020E0068）
0x02F4	电气属性寄存器偏移（0x020E0000 + 0x02F4 = 0x020E02F4）
0x5	复用模式（ALT5 = GPIO）

这个宏同时包含了复用寄存器和电气属性寄存器的偏移。

5. 设备节点引用 pinctrl

dts

myled0 {
    compatible = "pute,myled";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
    gpio-myled0 = <&gpio1 3 1>;
    status = "okay";
};

• pinctrl-names = "default"：pinctrl 状态名。

• pinctrl-0 = <&pinctrl_led>：引用 pinctrl 节点。

6. pinctrl 的作用

用了 pinctrl 后，内核自动配置复用寄存器和电气属性寄存器：

寄存器	谁配
复用寄存器	pinctrl 子系统
电气属性寄存器	pinctrl 子系统
GPIO 方向	驱动里配
GPIO 数据	驱动里配

驱动里只配 GPIO 方向和数据，复用和电气属性交给 pinctrl。

二、platform 驱动框架

1. 为什么需要 platform 驱动

之前的驱动把硬件信息（寄存器地址、GPIO 编号）写死在代码里，换一个开发板就要改代码。platform 总线把设备和驱动分离：

text

设备（platform_device） ← 描述硬件信息（在设备树里）
        ↓
     总线（platform_bus） ← 负责匹配设备和驱动
        ↓
驱动（platform_driver） ← 拿到设备信息后操作硬件

设备信息放设备树，驱动代码不写死硬件地址。

2. platform 驱动的结构

c

static int led_probe(struct platform_device *pdevice)
{
    // 匹配成功时调用
    return 0;
}

static int led_remove(struct platform_device *pdevice)
{
    // 卸载时调用
    return 0;
}

static struct of_device_id led_of_match_table[] = {
    {.compatible = "pute,myled"},
    {},
};

struct platform_driver led_drv = {
    .probe = led_probe,
    .remove = led_remove,
    .driver = {
        .name = "myled",
        .owner = THIS_MODULE,
        .of_match_table = led_of_match_table,
    },
};

module_platform_driver(led_drv);

成员	作用
probe	设备和驱动匹配成功时调用
remove	卸载时调用
of_match_table	设备树匹配表，按 compatible 匹配
module_platform_driver	宏，简化注册和注销

3. 匹配流程

text

1. 设备树里定义 myled0 节点，compatible = "pute,myled"
2. 内核启动时，把设备树节点转换成 platform_device
3. 加载驱动时，platform_driver_register 注册驱动
4. 内核拿驱动的 of_match_table 和 platform_device 的 compatible 比较
5. 匹配成功，调用 probe 函数
6. 卸载驱动时，调用 remove 函数

4. probe 函数做什么

c

static int led_probe(struct platform_device *pdevice)
{
    int ret = 0;

    // 1. 注册 misc 设备
    ret = misc_register(&led_misc);

    // 2. 从设备树读 GPIO 编号
    ledgpiono = of_get_named_gpio(pdevice->dev.of_node, "gpio-myled0", 0);

    // 3. 申请 GPIO
    ret = devm_gpio_request(led_misc.this_device, ledgpiono, "led_platform_drv");

    // 4. 配置 GPIO 方向
    gpio_direction_output(ledgpiono, 1);

    return 0;
}

• pdevice->dev.of_node：从 platform 设备拿到设备树节点。

• of_get_named_gpio：从设备树节点读 GPIO 编号。

• devm_gpio_request ：申请 GPIO，devm_ 前缀表示卸载时自动释放。

5. 设备树节点

dts

myled0 {
    compatible = "pute,myled";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
    gpio-myled0 = <&gpio1 3 1>;
    status = "okay";
};

• compatible：驱动匹配的关键。

• gpio-myled0 ：驱动里 of_get_named_gpio 读这个属性。

三、LED 和按键的输入输出对比

1. GPIO 方向

设备	方向	函数
LED	输出	gpio_direction_output(gpio, 1)
按键	输入	gpio_direction_input(gpio)

• LED ：CPU 控制电平，所以是输出。

• 按键 ：CPU 读取外部电平，所以是输入。

2. GPIO 读写

设备	操作	函数
LED	设置电平	gpio_set_value(gpio, 0/1)
按键	读取电平	gpio_get_value(gpio)

3. file_operations

设备	操作	函数
LED	写	.write = led_write
按键	读	.read = key_read

4. 应用层

设备	操作	应用层
LED	写	write(fd, &ledstat, sizeof(ledstat))
按键	读	read(fd, &keystat, sizeof(keystat))

5. 完整对比表

项目	LED	按键
方向	输出	输入
方向函数	gpio_direction_output(gpio, 1)	gpio_direction_input(gpio)
读写函数	gpio_set_value(gpio, 0/1)	gpio_get_value(gpio)
file_operations	.write	.read
应用层	write	read
有效电平	低电平点亮	低电平按下

6. 设备树对比

dts

// LED
myled0 {
    compatible = "pute,myled";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
    gpio-myled0 = <&gpio1 3 1>;
    status = "okay";
};

// 按键
mykey0 {
    compatible = "pute,mykey";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_key>;
    gpio-mykey0 = <&gpio1 18 1>;
    status = "okay";
};

框架完全一样，只是 GPIO 编号和方向不同。

四、总结

pinctrl 子系统

要点	说明
位置	&iomuxc 节点内部
引脚宏	定义在 imx6ul-pinfunc.h
设备节点引用	pinctrl-0 = <&pinctrl_xxx>
作用	自动配置复用寄存器和电气属性寄存器
驱动里	只配 GPIO 方向和数据

platform 驱动框架

要点	说明
设备与驱动分离	设备信息放设备树，驱动代码不写死地址
匹配方式	按 compatible 匹配
probe	匹配成功时调用，初始化硬件
remove	卸载时调用，清理资源
注册	module_platform_driver 宏

LED 和按键对比

项目	LED	按键
方向	输出	输入
函数	gpio_direction_output	gpio_direction_input
操作	gpio_set_value	gpio_get_value
file_operations	.write	.read
应用层	write	read

今日总结：

pinctrl 负责引脚复用和电气属性，platform 负责设备与驱动分离。两者的核心目的都是让驱动代码不依赖具体硬件，提高可移植性。