GPIO_GET_VALUE函数详解

一、基本介绍

gpio_get_value函数是Linux内核中一个非常基本的函数，用于获取GPIO的当前电平值（0或1）。GPIO代表通用输入输出，可用于诸如控制LED灯，读取传感器等应用。在嵌入式系统中，GPIO通常由SoC内部的GPIO控制器所管理，而gpio_get_value函数就是用于从GPIO控制器中获取GPIO电平信息的函数。

二、GPIO获取方法

在使用gpio_get_value函数之前，我们需要确定目标GPIO管脚的编号。在Linux内核中，GPIO可以使用两种方式进行编号：物理编号和内核编号。在SoC芯片数据手册中，一般会给出GPIO管脚的物理编号，如图所示：

        GPIO0_IO03      |     HDR1 Pin20     |

可以看到，该GPIO管脚的物理编号为GPIO0_IO03，这个编号将作为参数传递到gpio_get_value函数中。

另一种GPIO编号方式是内核编号，内核编号通常是在系统启动时自动映射的，不同的平台可能内核编号不同。在这种情况下，我们可以使用对应的设备树节点，获取GPIO的内核编号。具体获取方法可以参考相关文献。

三、GPIO获取过程

具体来说，gpio_get_value函数的实现方式与具体SoC芯片和所使用的GPIO控制器相关，下面以i.MX6ULL芯片为例进行分析。

在i.MX6ULL芯片中，GPIO使用一个叫做GPIO1~7的控制器进行管理。每个GPIO控制器都有一个GDIR寄存器，用于控制具体GPIO管脚是输入还是输出，并有一个DR寄存器，用于读取和设置具体GPIO管脚的电平值。因此，gpio_get_value函数的实际实现就是从DR寄存器中读取指定GPIO管脚的电平值。

int gpio_get_value(unsigned gpio)
{
    struct gpio_chip *chip = gpio_to_chip(gpio);
    unsigned off = gpio_to_offset(gpio);
    unsigned long flags;
    int ret;

    raw_spin_lock_irqsave(&gpio_lock, flags);
    ret = !!(*chip->read_reg)(chip, off);
    raw_spin_unlock_irqrestore(&gpio_lock, flags);

    return ret;
}

具体来说，gpio_get_value函数首先通过gpio_to_chip和gpio_to_offset函数将GPIO物理编号转换为所对应的GPIO控制器和管脚编号。然后，它获取全局变量gpio_lock上的自旋锁，以确保访问DR寄存器的互斥性。最后，它通过执行控制器的read_reg函数，从DR寄存器中读取与指定管脚相关的电平值，并将其转换为一个布尔值返回。

四、其他注意事项

除了上述过程外，我们还需注意以下事项。

1. 对DR寄存器的操作必须在内核上下文中进行

GPIO控制器通常位于SoC的内存映射空间中，因此对其进行的访问必须在内核上下文中进行。GPIO框架为读取和设置GPIO的函数提供了合适的上下文，因此我们必须使用这些函数进行GPIO的读写操作。

2. 驱动中使用GPIO时需要先请求该GPIO控制器

在驱动程序中使用GPIO时，需要先使用gpio_request函数请求所使用的GPIO控制器。如果该GPIO已经被其他驱动程序或应用程序使用，请求操作将会失败。我们还需在程序结束时使用gpio_free函数释放请求过的GPIO。

五、示例代码

以下是一个示例驱动程序，其目的是读取i.MX6ULL芯片GPIO0_IO03管脚的电平值：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/gpio.h>

#define GPIO_PIN 3

static int __init gpio_test_init(void)
{
    int ret;

    /* Request GPIO */
    ret = gpio_request(GPIO_PIN, "GPIO Test");
    if (ret) {
        pr_err("Failed to request GPIO\n");
        return ret;
    }

    /* Set GPIO direction to input */
    ret = gpio_direction_input(GPIO_PIN);
    if (ret) {
        pr_err("Failed to set GPIO direction\n");
        gpio_free(GPIO_PIN);
        return ret;
    }

    /* Read GPIO value */
    ret = gpio_get_value(GPIO_PIN);
    if (ret) {
        pr_info("GPIO is HIGH\n");
    } else {
        pr_info("GPIO is LOW\n");
    }

    /* Free GPIO */
    gpio_free(GPIO_PIN);

    return 0;
}

static void __exit gpio_test_exit(void)
{
    pr_info("gpio_test module exit\n");
}

module_init(gpio_test_init);
module_exit(gpio_test_exit);

MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("GPIO Test Driver");
MODULE_LICENSE("GPL");