NanoPi R6S GPIO 使用
GPIO，全称 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。
在 NanoPi R6S 的主控芯片 RK3588S 中，一共有 5 组 GPIO bank，即 GPIO0 ~ GPIO4，每组又以 A0~A7、B0~B7、C0~C7、D0~D7 作为编号区分。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，也可以设置为中断脚，驱动强度都是可编程的。
每个 GPIO 引脚除了用作通用输入/输出功能外，还可能有其他复用功能，例如 GPIO1_B3，可以作为 SPI0 的时钟引脚以及 UART4 的发送引脚。
GPIO 驱动
RK3588 的 GPIO 驱动是在以下 pinctrl 文件中实现的：
kernel/drivers/pinctrl/pinctrl-rockchip.c
其核心是填充 GPIO bank 的方法和参数，并调用 gpiochip_add 注册到内核中。
GPIO 编号计算
RK3588S 有 5 组 GPIO bank：GPIO0~GPIO4，每组又以 A0~A7、B0~B7、C0~C7、D0~D7 作为编号区分，可通过以下公式计算引脚编号。
GPIO pin脚计算公式：pin = bank * 32 + number
GPIO 小组编号计算公式：number = group * 8 + X
下面演示 GPIO1_B3 pin 脚计算方法：
bank = 1; //GPIO1_B3 => 1, bank ∈ [0,4]
group = 1; //GPIO1_B3 => 1, group ∈ {(A=0), (B=1), (C=2), (D=3)}
X = 0; //GPIO1_B3 => 3, X ∈ [0,7]
number = group * 8 + X = 1 * 8 + 3 = 11
pin = bank * 32 + number = 1 * 32 + 11 = 43;
GPIO 扩展引脚
NanoPi R6S 主板上提供了一个 12-pin 0.5mm FPC 连接器，除电源和地以外一共有 8 个 GPIO，还可扩展出最多 1 路 SPI、3 路 UART、1 路 I2C、2 路 SPDIF，具体引脚定义及其对 应的 sysfs 编号如下表所示。
| Pin | GPIO | /sys/class/gpio | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC3V3_SYS_S3 | 3.3V 电源输出 | |
| 2 | VCC3V3_SYS_S3 | 3.3V 电源输出 | |
| 3 | GPIO1_B3 | 32*1+8+3 = 43 | 3.3V |
| 4 | GND | 地 | |
| 5 | GPIO1_B1 | 32*1+8+3 = 41 | 3.3V |
| 6 | GPIO1_B4 | 32*1+8+3 = 44 | 3.3V |
| 7 | GPIO1_B2 | 32*1+8+3 = 42 | 3.3V |
| 8 | GND | 地 | |
| 9 | GPIO1_B7 | 32*1+8+3 = 47 | 3.3V |
| 10 | GPIO1_B6 | 32*1+8+3 = 46 | 3.3V |
| 11 | GPIO3_C4 | 32*3+16+4 = 116 | 3.3V |
| 12 | GPIO3_C5 | 32*3+16+4 = 117 | 3.3V |
设备树
GPIO1_B3 对应的设备树属性描述为：<&gpio1 11 GPIO_ACTIVE_HIGH>，由 kernel/include/dt-bindings/pinctrl/rockchip.h 的宏定义可知，也可以将 GPIO1_B3 描述为 <&gpio1 RK_PB3 GPIO_ACTIVE_HIGH>。
#define RK_PA0 0
#define RK_PA1 1
#define RK_PA2 2
#define RK_PA3 3
#define RK_PA4 4
#define RK_PA5 5
#define RK_PA6 6
#define RK_PA7 7
#define RK_PB0 8
#define RK_PB1 9
#define RK_PB2 10
#define RK_PB3 11
...
当 GPIO1_B3 脚没有被其它外设复用时, 我们可以通过 export 导出该引脚去使用
$ cd /sys/class/gpio/
$ ls
export gpiochip128 gpiochip32 gpiochip64 unexport
gpiochip0 gpiochip200 gpiochip509 gpiochip96
# 导出 gpio56
$ sudo echo 56 > /sys/class/gpio/export
$ ls /sys/class/gpio/
export gpiochip0 gpiochip200 gpiochip509 gpiochip96
gpio56 gpiochip128 gpiochip32 gpiochip64 unexport
# 查看 gpio56 的方向和电平状态
$ ls /sys/class/gpio/gpio56
active_low device direction edge power subsystem uevent value
$ sudo cat /sys/class/gpio/gpio56/direction
in
$ sudo cat /sys/class/gpio/gpio56/value
0
调试方法
GPIO 调试接口
Debugfs 文件系统目的是为开发人员提供更多内核数据，方便调试。 这里 GPIO 的调试也可以用 Debugfs 文件系统，获得更多的内核信息。GPIO 在 Debugfs 文件系统中的接口为 /sys/kernel/debug/gpio，可以这样读取该接口的信息：
root@FriendlyElec:~# cat /sys/kernel/debug/gpio
gpiochip0: GPIOs 0-31, parent: platform/fd8a0000.gpio, gpio0:
gpiochip1: GPIOs 32-63, parent: platform/fec20000.gpio, gpio1:
gpio-39 ( |reset ) out hi
gpio-48 ( |K1 ) in hi ACTIVE LOW
gpio-49 ( |sys_led ) out lo
gpio-50 ( |wan_led ) out lo
gpio-51 ( |lan1_led ) out hi
gpio-52 ( |lan2_led ) out lo
gpio-58 ( |vbus5v0-typec ) out hi
gpiochip2: GPIOs 64-95, parent: platform/fec30000.gpio, gpio2:
gpiochip3: GPIOs 96-127, parent: platform/fec40000.gpio, gpio3:
gpio-111 ( |snps,reset ) out hi ACTIVE LOW
gpio-121 ( |reset ) out hi
gpiochip4: GPIOs 128-159, parent: platform/fec50000.gpio, gpio4:
gpio-140 ( |vcc-3v3-sd-s0-regula) out hi
gpio-141 ( |vcc5v0-host-20 ) out hi
gpio-142 ( |enable ) out hi
gpiochip5: GPIOs 509-511, parent: platform/rk806-pinctrl.2.auto, rk806-gpio, can sleep:
从读取到的信息中可以知道，内核把 GPIO 当前的状态都列出来了，以 GPIO1 组为例，gpio-56(GPIO1_D0) 输出高电平 (out hi)。
查看 pinmux-pins
使用命令
cat /sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl-rockchip-pinctrl/pinmux-pins
得到结果
Pinmux settings per pin
Format: pin (name): mux_owner gpio_owner hog?
pin 0 (gpio0-0): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED)
pin 1 (gpio0-1): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED)
pin 2 (gpio0-2): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED)
pin 3 (gpio0-3): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED)
pin 4 (gpio0-4): fe2c0000.mmc (GPIO UNCLAIMED) function sdmmc group sdmmc-det
pin 5 (gpio0-5): feb20000.spi (GPIO UNCLAIMED) function spi2 group spi2m2-pins
pin 6 (gpio0-6): feb20000.spi (GPIO UNCLAIMED) function spi2 group spi2m2-pins
pin 7 (gpio0-7): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED)
pin 8 (gpio0-8): 6-0051 (GPIO UNCLAIMED) function hym8563 group rtc-int
...
pin 47 (gpio1-15): (MUX UNCLAIMED) (GPIO UNCLAIMED)
pin 48 (gpio1-16): gpio-keys gpio1:48 function gpio-key group key1-pin
...
说明：pin 0 这一列表示引脚编号，gpio0-0 这一列表示 gpio 组编号，后面 MUX UNCLAIMED 这一列表示数据选择器的拥有者，GPIO UNCLAIMED 这一列表示 gpio 的拥有者。
其中 MUX UNCLAIMED 表示该引脚还没有被节点使用 pinctrl 去进行控制，例如：节点 spi2 被启用，它拥有 pinctrl-0 属性，对引脚 pin 5 功能作出出修改，复用为 i2c ，则该引脚的信息会变为 pin 5 (gpio0-5): feb20000.spi (GPIO UNCLAIMED) function spi2 group spi2m2-pins ，它被地址为 feb20000、名字为 spi2 的节点使用 pinctrl 配置，pinctrl 的值是 spi2m2-pins。
GPIO UNCLAIMED 表示还没有注册的 gpio 使用该引脚，我们来看 gpio_keys 的例子：
/ {
model = "FriendlyElec NanoPi R6S";
compatible = "friendlyelec,nanopi-r6s", "rockchip,rk3588";
gpio_keys: gpio-keys {
compatible = "gpio-keys";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&key1_pin>;
button@1 {
debounce-interval = <50>;
gpios = <&gpio1 RK_PC0 GPIO_ACTIVE_LOW>;
label = "K1";
linux,code = <BTN_1>;
wakeup-source;
};
};
}
&pinctrl {
gpio-key {
key1_pin: key1-pin {
rockchip,pins = <1 RK_PC0 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>;
};
};
}
注册 gpio-keys 引脚后，引脚信息会变成 pin 48 (gpio1-16): gpio-keys gpio1:48 function gpio-key group key1-pin ，它被名为 gpio_keys 的节点使用 pinctrl 配置，pinctrl 的值是 key1_pin，该引脚还被申请为 gpio-key。
提示：设备树的 pinctrl 配置文件位于 kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588s-pinctrl.dtsi。
使用 gpiod
安装 gpiod 软件包
sudo apt install gpiod
查看 RK3588 所有 GPIO line 的信息
sudo gpioinfo
读取 gpiochip1 的 line 11（也就是 GPIO1_B3）的值（只能读取 unused 状态的 line 值）
sudo gpioget gpiochip1 11
设置 gpiochip1 的 line 11 的值为 0（低电平）
sudo gpioset gpiochip1 11=0
line 11: unnamed unused input active-high
line 11: unnamed "blink" output active-high [used]