技术标签: iTOP-RK3568开发板驱动开发指南 linux # 第十二期 | GPIO子系统 驱动开发
瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC,采用22nm制程工艺,搭载一颗四核Cortex-A55处理器和Mali G52 2EE 图形处理器。RK3568 支持4K 解码和 1080P 编码,支持SATA/PCIE/USB3.0 外围接口。RK3568内置独立NPU,可用于轻量级人工智能应用。RK3568 支持安卓 11 和 linux 系统,主要面向物联网网关、NVR 存储、工控平板、工业检测、工控盒、卡拉 OK、云终端、车载中控等行业。
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GPIO是干什么的呢?从字面意思来看,GPIO=General-Purpose Input/Output(通用输入输出),是一种软件运行期间能够动态配置和控制的通用引脚。通用,就是说它是万金油,干什么都行。输入输出,就是说既能当输入口使用,又能当输出口使用。端口,就是元器件上的一个引脚。
所有的 GPIO 在上电后的初始状态都是输入模式,可以通过软件设为上拉或下拉,也可以输入中断信号,驱动强度都是可编程的。
我们学 linux 、单片机的第一个操作硬件就是点亮第一个led灯,也就是控制GPIO的高低电平。在单片机上我们控制一个GPIO非常的简单,直接操作引脚就可以了。虽然linux听着比较高大上,但是控制一个GPIO是非常容易的。我们甚至不用去写驱动,直接命令操作就可以了,因为linux系统本身有好多成熟的驱动框架,使用这些框架的好处就是当我们更换平台的时候,比如换到RK3568平台,我们应用程序可以几乎不用做任何改变,就可以直接在新的平台上运行。但是比如说我在stm32单片机上写了一个控制GPIO的程序,我现在想把它移植到51单片机的话,这个移植过程是比较麻烦的,但是在linux上对于GPIO设备,甚至可以不用写程序,可以直接在命令行操作。
GPIO的实际应用举例,比如按键输入,当按下按键的时候,GPIO引脚的状态会发生变化,可以通过读取GPIO引脚的状态来检测按键事件,并进行相应的处理。原理图如下图所示:
控制led灯,GPIO可以控制LED的状态,通过设备GPIO引脚的输出状态,可以控制LED的亮灭,实现指示灯,状态指示等功能。原理图如下所示:
图128- 2
RK3568 有5组GPIO:GPIO0到GPIO4。每组GPIO又以A0到A7,B0到B7,C0到C7,D0到D7,作为区分的编号。所以RK3568上的GPIO是不是应该有5*4*8=160个呢?但是为什么在数据手册中有152个GPIO呢?如下图所示:
图128- 3
实际上RK3568一共有152个GPIO,其中GPIO0_D2,GPIO0_D7,GPIO2_C7,GPIO4_D3~GPIO4_D7是没有的,所以是152个GPIO。
我们以RK3568为例,以具体CPU的数据手册为准。RK3568上的GPIO可以设置为3.3V,也可以设置为1.8V。在实际编程时,高电平(3.3V或1.8V)用1 表示,低电平用0表示。
图128- 4
那么我们如何确定RK3568的GPIO电平是3.3V 还是1.8V呢?具体操作方法如下所示:
1 首先打开RK3568的底板原理图,在底板原理图上查找使用的引脚,查找到引脚对应到核心板连接器上的网络标号。
2 然后打开RK3568的核心板原理图,在核心板原理图上查找在上一步骤中找到的引脚网络标号,如下图所示,查找到引脚对应的GPIO和引脚所连接的电源域。
图128- 5
3 然后查找对应的电源域,如下图所示,对应的电压值就是GPIO引脚的电压。
图128- 6
我们以RK3568为例,打开RK3568的数据手册,在GPIO章节中如下所示:
图128- 7
GPIO是可编程的GPIO,GPIO除了IO电平,还有驱动强度,上拉和下拉,这些概念解释如下:
在设备树pinctl节点,可以对上述功能进行配置,如下所示:
图128- 8
节点中描述了引脚的配置,比如说<1 RK_PD5 1 &pcfg_pull_up_drv_level_2>描述的是GPIO1_D5引脚,复用模式为模式1(复用模式可以查看RK3568的参考手册),GPIO引脚的上拉驱动强度为2。
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