標識連接埠 -------------
gpio使用0～MAX_INT之間的整數標識，不能使用負數。 使用以下函數檢查一個連接埠號碼的合法性： int gpio_is_valid(int number);
使用gpio ------------- 使用io的第一步是分配連接埠，使用 gpio_request()。 接下來要做的是標記它的方向。 /*設為輸入或者輸出，成功返回零或者失敗返回負的錯誤值*/ int gpio_direction_input(unsigned gpio); int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value); 通常應該檢查它們的傳回值。通常應該假定這兩個介面會線上程上下文中調用。但是 對於自旋鎖安全的gpio也可以線上程出現之前的早期初始化之間使用。
對於輸出的gpio，提供的值作為輸出的初始值。
使用自旋鎖安全的gpio ---------------------------------- 大部分gpio控制器可以使用記憶體讀寫指令來訪問，不需要睡眠，可以在中斷上下文訪問。
對於gpio_cansleep返回假的gpio可以使用下面的介面訪問: /*讀取輸入，返回零或非零*/ int gpio_get_value(unsigned gpio); /*輸出*/ void gpio_set_value(unsigned gpio, int value); 返回的值是布爾值，零代表低，非零代表搞電平。當讀取輸出引腳的值，傳回值應該是引腳上的實際狀態， 這個值不一定等於配置的輸出值，因為從設定訊號到訊號穩定需要一定時間。
不是所有的平台可以讀取輸出的引腳值，這些平台不能總是返回零。用這兩這兩個函數訪問 不能非在睡眠的上下文中安全訪問的gpio將是一個錯誤。
可被休眠上下文中訪問的GPIO ---------------------------------------------- 一些gpio控制器必須使用基於資訊的匯流排，比如i2c和spi.讀寫gpio值的命令需要在隊列中等待。 操作這些gpio可能會睡眠，不能在中斷上下文中調用。
支援這種gpio的平台為了通過在這個函數中返回非零來區分其它 類型的gpio（需要一個已經被gpio_request申請的gpio號）： int gpio_cansleep(unsigned gpio);
為了訪問這些連接埠，定義了另一組函數介面： /*輸入連接埠：返回零或非零，可能睡眠*/ int gpio_get_value_cansleep(unsigned gpio); /*輸出連接埠：可能睡眠*/ void gpio_set_value_cansleep(unsigned gpio, int value); 只能在允許睡眠的上下文中訪問這些連接埠，比如線程化的中斷中， 必須使用這些介面而不是沒有cansleep首碼的自旋鎖安全介面。
除了這些介面可能睡眠這個事實之外，它們操作那些不能在中斷處理函數中訪問的連接埠，這些調用的表現和 自旋鎖安全的調用表現一致。
另外：調用安裝和配置這樣的gpio必須是在可睡眠的上下文中，因為他們可能需要訪問gpio控制器。 gpio_direction_input() gpio_direction_output() gpio_request()
## gpio_request_one() ## gpio_request_array() ## gpio_free_array()
gpio_free() gpio_set_debounce()
申請和釋放gpio ------------------------ 為了擷取系統配置錯誤，定義了兩個調用： /*申請gpio,返回0或負的錯誤值 * 非空的lables指標有助於診斷*/ int gpio_request(unsigned gpio, const char *label); /*釋放之前申請的gpio*/ void gpio_free(unsigned gpio); 應該假設這兩個函數實在進程上下文中調用的，但對於自旋鎖安全的gpio也可從 在進程建立之前的早期啟動過程中調用。
考慮到大多數情況下gpio會在申請過後立即需要被配置，下面三個介面負責這些工作：
/*申請一個單獨的gpio，使用“flag”作為初始的配置參數*/int gpio_request_one(unsigned gpio, unsigned long flags, const char *label);/*在一個調用中申請多個gpio*/int gpio_request_array(struct gpio *array, size_t num);/*釋放多個連接埠*/void gpio_free_array(struct gpio *array, size_t num);
“flag”用來配置下面的特性： * GPIOF_DIR_IN - 配置方向為輸入 * GPIOF_DIR_OUT -配置方向為輸出 * GPIOF_INIT_LOW - 做輸出引腳，輸出低電平 * GPIOF_INIT_HIGH - 做輸出引腳，輸出高電平
為了同時處理多個gpio，定義了一個專門結構體： struct gpio { unsigned gpio; unsigned long flags; const char *label; };
典型的使用如下：
static struct gpio leds_gpios[] = { { 32, GPIOF_OUT_INIT_HIGH, "Power LED" }, /* default to ON */ { 33, GPIOF_OUT_INIT_LOW, "Green LED" }, /* default to OFF */ { 34, GPIOF_OUT_INIT_LOW, "Red LED" }, /* default to OFF */ { 35, GPIOF_OUT_INIT_LOW, "Blue LED" }, /* default to OFF */ { ... }, }; err = gpio_request_one(31, GPIOF_IN, "Reset Button"); if (err) ... err = gpio_request_array(leds_gpios, ARRAY_SIZE(leds_gpios)); if (err) ... gpio_free_array(leds_gpios, ARRAY_SIZE(leds_gpios));
GPIO映射到IRQ
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/* map GPIO numbers to IRQ numbers */ int gpio_to_irq(unsigned gpio);/* map IRQ numbers to GPIO numbers (avoid using this) */ int irq_to_gpio(unsigned irq);
傳回值是對應的編號或者是負的錯誤碼。使用未用gpio_direction_input()安裝的gpio編號或者不是從 gpio_to_irq()得到的中斷號是不會被gpio檢查的錯誤。
gpio_to_irq()返回的中斷編號可以傳給request_irq()和free_irq()。 irq_to_gpio()返回的gpio編號通常用來調用gpio_get_value()，比如在沿觸發的中斷中擷取引腳的狀態。 有些平台不支援這種映射，應該避免調用映射函數。
類比漏極開路 ------------------ gpio可能支援也可能不支援漏極開路輸出。如果硬體不支援，可以類比漏極開路輸出的輸入或者輸出： LOW: gpio_direction_output(gpio, 0) 忽略上拉電阻。 HIGH: gpio_direction_input(gpio) 關閉輸出，上拉電阻控制訊號。 如果驅動輸出高電平但是gpio_get_value(gpio)報告的電平是低電平（經過一定延遲之後），可以斷定 其它部分正在訊號線上輸出低電平。
GPIO 的架構（可選） =============== GPIO的架構在gpiolib中實現。 如果使能了 debugfs，系統下會出現 /sys/kernel/debug/gpio這個檔案。這個檔案內 將會列出所有註冊在架構內的控制器和當前使用的gpio的狀態。
控制器驅動：gpio_chip ------------------------------- 在gpio架構中使用"struct gpio_chip"表示每個控制器的所有資訊： --設定gpio方向的方法 --訪問gpio狀態的方法 --表示是否會睡眠的標誌 --可選的debugfs方法 --診斷用的標籤lable(char指標) 當然還有每個執行個體的專屬資料（可能來自dev.platform_data）;第一個gpio的編號和管理的gpio數量。
gpiolib支援多個gpio控制器的執行個體，使用gpiochip_add()來註冊，使用gpiochip_remove()登出。 gpio_chip的debugfs方法將會忽略未被申請的gpio。使用gpiochip_is_requested()將會返回NULL（未被申請）或者 lable（已被申請）
平台支援 ------------ 為了支援gpio架構，必須選擇Kconfig中的選項：ARCH_REQUIRE_GPIOLIB 或者 ARCH_WANT_OPTIONAL_GPIOLIB。並且 在 <asm/gpio.h>包含<asm-generic/gpio.h>，還要定義三個函數： gpio_get_value(), gpio_set_value(), and gpio_cansleep(). 同時也可以提供ARCH_NR_GPIOS的定義，以反映平台支援的gpio數量。
ARCH_REQUIRE_GPIOLIB表示gpiolib代碼總是會編譯進核心中。 ARCH_WANT_OPTIONAL_GPIOLIB表示gpiolib預設是關閉的，但是使用者可以使能它並把它編譯進核心。 如果這兩個選項一個都未被選中，gpiolib則不能被使用者使能。
通常那三個函數介面可以直接使用架構內的代碼（通過gpio_chip來調用）： #define gpio_get_value __gpio_get_value #define gpio_set_value __gpio_set_value #define gpio_cansleep __gpio_cansleep
使用者空間的sysfs介面（可選） ==================
在sysfs下的路徑 --------------------- 在/sys/class/gpio下有三種類型的入口： --使用者空間控制GPIO的介面（第一類） --對應具體GPIO --GPIO控制器（"gpio_chip"的執行個體）（第三類） 以上介面不包括標準“device”檔案和它們的連結。
控制介面（第一類）是唯寫的： /sys/class/gpio/ "export" 使用者空間通過寫入gpio的編號來向核心申請將某個gpio的控制權匯出到使用者空間 比如“echo 19 > export ”將會為19號gpio建立一個節點“gpio19”,前提是沒有內和代碼申請了這個連接埠。 “unexport” 和匯出的效果相反。 比如“echo 19 > unexport”將會移除“gpio19”這個節點。 GPIO管腳的路徑類似於/sys/class/gpio/gpio42/ (for GPIO #42)的形式，並且有以下可讀寫的屬性： /sys/class/gpio/gpioN/ （第二類） “direction” 讀取結果是“in”或者“out”。也可以往其中寫入。寫入“out”預設將引腳值初始化為低。 寫入“low”或“high”可以初始化作為輸出時的初始值。 如果核心不支援或者核心代碼不願意，將不會存在這個屬性。 “value” 讀取結果是0(低電平)或1（高電平）。如果GPIO被配置為輸出，這個值是可寫的， 任何非零的值都將輸出高電平。 如果某個引腳能並且已經被配置為產生中斷，可以在它的節點上調用poll(2)並且poll(2)將在中斷觸發後返回。 如果使用poll(2)，設定事件類型為POLLPRI和POLLERR。如果使用sellect(2)，將檔案描述符加入exceptfds。 在poll(2)返回後，可以使用lseek(2)移動到檔案開頭讀取新的值或者關閉它再重新開啟讀取新值。 “edge” 讀取改節點將會得到以下值： "none", "rising", "falling",或者 "both"。寫如這些字串到這個節點中將會選擇 喚醒在“value”上的poll(2)的訊號沿。 這個檔案節點只有在引腳能被配置為輸入中斷引腳的時候才存在。 "active_low" 讀取值是0(假)或者1（真）。寫入任何非零的值都將反轉“value”中讀取和寫入的值。 已經在使用和之後使用poll(2)的“edge”節點的“rasing”和“falling”值將會受"active_low" 的影響。 （自己的理解：這個值實際是將高變為0，低變為1。也就是實現了邏輯反轉。）
GPIO控制器的路徑類似於/sys/class/gpio/gpiochip42/（這個控制器的最小連接埠是42）並且有以下的讀寫屬性： /sys/class/gpio/gpiochipN/ “base” 和N相同，也就是控制器管理的最小的連接埠編號。 “lable” 診斷使用的標誌（並不總是唯一的） “ngpio” 控制器管理的連接埠數量（連接埠範圍是：N ~ N+ngpio-1）
從核心空間中匯出 ------------------------ 核心可以對已經被 gpio_request()申請的gpio的匯出進行明確的管理。 /* 匯出GPIO到使用者空間的sysfs，當允許使用者空間修改gpio的方向，第二個參數是真 */ int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change);
/* 撤銷GPIO的匯出 */ void gpio_unexport();
/* 建立到匯出GPIO的sysfs link ，第一個參數是在哪個dev下建立，第二個參數名字，第三個是gpio編號 */ int gpio_export_link(struct device *dev, const char *name, unsigned gpio)
/* 改變sysfs中GPIO節點的極性，也就是將高低電平的邏輯反轉。可以在export之前和之後進行。之前設定的enabled poll(2)也會相應改變 */ int gpio_sysfs_set_active_low(unsigned gpio, int value);
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～ 以上內容是核心文檔的內容，下面分析gpio_chip的內容，這是一個控制器。 48/** 49 * struct gpio_chip - 一個 GPIO 控制器的抽象 50 * @label: 診斷用的標籤（名字） 51 * @dev: 可選的裝置結構體 52 * @owner: 擁有者模組指標 53 * @request: 可選的啟用回呼函數，就像電源管理的介面一樣。可以睡眠 55 * @free: 可選的釋放回呼函數，可以睡眠。 57 * @direction_input: 配置某個位移對應的連接埠為輸入引腳，可能返回錯誤。 58 * @get: 返回相應位移引腳的值; 如果是輸出引腳則返回輸出引腳的狀態，或者返回零。 60 * @direction_output: 配置輸出引腳的輸出值，或者返回錯誤 61 * @set: 設定指定引腳的輸出值。 62 * @to_irq: 可選的回呼函數，支援非靜態gpio_to_irq()映射， 不可以睡眠 ; 64 * @dbg_show: 可選的 debugfs介面; 如果不設定，核心會使用預設函數賦給這個指標。 67 * @base: gpiogpio_chip所管理的第一個gpio的編號;如果註冊期間是負值，將會動態申請一個值。 69 * @ngpio: GPIO控制器管理的IO數目，最後一個IO的號碼是 (base + ngpio - 1). 71 * @can_sleep: 如果get()/set() 方法會睡眠這個標誌必須被設定 73 * @names:如果設定了這個成員，它必須是大小為ngpio的字元指標數組，每個成員可以指向相應引腳的特殊的名字，也可以為空白。 name影響的是exportGPIO到sysfs的名字，如果不設定的話名字就是“gpioN”(N是IO對應的編號)。 當然這個成員可以不初始化。
gpio_chip使用offset（0～(ngpio - 1)）來分辨不同的引腳。
struct gpio_chip { const char *label; struct device *dev; struct module *owner; int (*request)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); void (*free)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); int (*direction_input)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); int (*get)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); int (*direction_output)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset, int value); int (*set_debounce)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset, unsigned debounce); void (*set)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset, int value); int (*to_irq)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); void (*dbg_show)(struct seq_file *s, struct gpio_chip *chip); int base; u16 ngpio; const char *const *names; unsigned can_sleep:1; unsigned exported:1;#if defined(CONFIG_OF_GPIO) /* * If CONFIG_OF is enabled, then all GPIO controllers described in the * device tree automatically may have an OF translation */ struct device_node *of_node; int of_gpio_n_cells; int (*of_xlate)(struct gpio_chip *gc, struct device_node *np, const void *gpio_spec, u32 *flags);#endif}; gpio_chip的介面：
extern const char *gpiochip_is_requested(struct gpio_chip *chip, unsigned offset); 如果offet對應的gpio已經被申請了則返回NULL，否則返回lable指標或者“。。”
extern int __must_check gpiochip_reserve(int start, int ngpio);
將start開始的ngpio個編號保留
這個函數是在全域範圍內預留一段編號，將來供某個gpio_chip使用。
附gpiolib架構圖(基於s5pv210)：
