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linux内核驱动:pca953xIO扩展芯片驱动总结

news 来源：原创 2024/9/19 19:21:01

前言

本笔记总结使用ti 的PCA953x进行SOC的GPIO扩展时步骤，基于linux内核版本5.10.xxx；

一、PCA9536芯片介绍

【1】PCA9536是基于i2c接口的GPIO扩展芯片，最大支持到400Khz速率；
【2】PCA9536可以用于对SOC或者MCU本身IO口数量不够情况下的扩展，可以扩展4个GPIO，由于本身的i2c会占用SOC或者MCU两个pin，只用一个PCA9536的话实际会增加两个实现gpio功能的pin；
【3】PCA9536的地址为固定地址0x41，则同一路i2c上只能接一个PCA9536，如手册：

【4】封装引脚

【5】操作时的i2c协议和寄存器说明，见官网手册

二、驱动说明

内核驱动文件

内核源码/drivers/gpio/gpio-pca953x.c

实现原理

内核驱动中会将此设备注册成一个gpio控制器和 soc的gpio外设是一个道理；
pca953x_probe 调用 devm_gpiochip_add_data进行gpio外设控制器的注册；

设备树文件

内核源码/arch/arm64/boot/dts/芯片平台/xxxxx.dts

三、配置流程

硬件连接示意图

设备树配置

i2c: i2c@XXXX{
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
//其它配置
status = “okay”;
pca9536@41 {
compatible = “ti,pca9536”;
#address-cells = <1>;
#size-cells = <0>;
reg = <0x41>;
};
}

编译控制配置

查看内核源码/drivers/gpio/Makefile文件中的CONFIG_GPIO_PCA953X在内核配置中是否设置为y或者m

编译验证

【1】当编译选项CONFIG_GPIO_PCA953X为y时，编译查看是否生成对应的输出文件gpio-pca953x.o，更新设备内核镜像、设备树dtb进行测试；
结果查看，查看目录 /sys/class/gpio下是否多出了一组gpiochipXXX且gpiochipXXX/ngpio文件中为4表示此组包括4个gpio，对应的即为pca9536生成的gpio控制器属性文件
【2】当编译选项CONFIG_GPIO_PCA953X为m时，编译查看否生成对应的gpio-pca953x.ko文件，更新设备内核镜像、设备树dtb、加载ko文件进行测试；
结果查看，查看目录 /sys/class/gpio下一开始为SOC内部的gpio外设控制器生成的属性文件，insmod gpio-pca953x.ko 加载模块后，会生成新的一个gpio控制器的属性文件目录gpiochipXXX，查看gpiochipXXX/ngpio 为 4，对应的即为pca9536生成的gpio控制器属性文件；

四、应用操作方式

对某个io设置为输出、高/低

查看 /sys/class/gpio/gpiochipXXX/base ，则可以操作的引脚号为 base+0、base+1、base+2、base+3,假如base为 num；
echo num > /sys/class/gpio/export：生成/sys/class/gpio/gpionum目录；
echo in > /sys/class/gpio/gpionum/direction：设置为输出方向；
echo 1 > /sys/class/gpio/gpionum/value: 设置P0脚输出为高，用万用表测量验证；
echo 0 > /sys/class/gpio/gpionum/value: 设置P0脚输出为低，用万用表测量验证；

对某个io设置为输入

查看 /sys/class/gpio/gpiochipXXX/base ，则可以操作的引脚号为 base+0、base+1、base+2、base+3,假如base为 num；
echo num > /sys/class/gpio/export：生成/sys/class/gpio/gpionum目录；
echo out > /sys/class/gpio/gpionum/direction：设置为输入方向；
cat /sys/class/gpio/gpionum/value: 给P0脚外部拉高，查看值是否为1；