GPIO_GET_VALUE函數詳解

一、基本介紹

gpio_get_value函數是Linux內核中一個非常基本的函數，用於獲取GPIO的當前電平值（0或1）。GPIO代表通用輸入輸出，可用於諸如控制LED燈，讀取傳感器等應用。在嵌入式系統中，GPIO通常由SoC內部的GPIO控制器所管理，而gpio_get_value函數就是用於從GPIO控制器中獲取GPIO電平信息的函數。

二、GPIO獲取方法

在使用gpio_get_value函數之前，我們需要確定目標GPIO管腳的編號。在Linux內核中，GPIO可以使用兩種方式進行編號：物理編號和內核編號。在SoC芯片數據手冊中，一般會給出GPIO管腳的物理編號，如圖所示：

        GPIO0_IO03      |     HDR1 Pin20     |

可以看到，該GPIO管腳的物理編號為GPIO0_IO03，這個編號將作為參數傳遞到gpio_get_value函數中。

另一種GPIO編號方式是內核編號，內核編號通常是在系統啟動時自動映射的，不同的平台可能內核編號不同。在這種情況下，我們可以使用對應的設備樹節點，獲取GPIO的內核編號。具體獲取方法可以參考相關文獻。

三、GPIO獲取過程

具體來說，gpio_get_value函數的實現方式與具體SoC芯片和所使用的GPIO控制器相關，下面以i.MX6ULL芯片為例進行分析。

在i.MX6ULL芯片中，GPIO使用一個叫做GPIO1~7的控制器進行管理。每個GPIO控制器都有一個GDIR寄存器，用於控制具體GPIO管腳是輸入還是輸出，並有一個DR寄存器，用於讀取和設置具體GPIO管腳的電平值。因此，gpio_get_value函數的實際實現就是從DR寄存器中讀取指定GPIO管腳的電平值。

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;
}

具體來說，gpio_get_value函數首先通過gpio_to_chip和gpio_to_offset函數將GPIO物理編號轉換為所對應的GPIO控制器和管腳編號。然後，它獲取全局變量gpio_lock上的自旋鎖，以確保訪問DR寄存器的互斥性。最後，它通過執行控制器的read_reg函數，從DR寄存器中讀取與指定管腳相關的電平值，並將其轉換為一個布爾值返回。

四、其他注意事項

除了上述過程外，我們還需注意以下事項。

1. 對DR寄存器的操作必須在內核上下文中進行

GPIO控制器通常位於SoC的內存映射空間中，因此對其進行的訪問必須在內核上下文中進行。GPIO框架為讀取和設置GPIO的函數提供了合適的上下文，因此我們必須使用這些函數進行GPIO的讀寫操作。

2. 驅動中使用GPIO時需要先請求該GPIO控制器

在驅動程序中使用GPIO時，需要先使用gpio_request函數請求所使用的GPIO控制器。如果該GPIO已經被其他驅動程序或應用程序使用，請求操作將會失敗。我們還需在程序結束時使用gpio_free函數釋放請求過的GPIO。

五、示例代碼

以下是一個示例驅動程序，其目的是讀取i.MX6ULL芯片GPIO0_IO03管腳的電平值：

#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");