Linux下TIomap芯片MUX配置

在移植内核的时候，通常会遇到引脚复用(MUX)的配置问题。在现在的Linux内核中，对于TI的arm芯片，早已经有了比较通用的MUX配置框架。这对于许多TI的芯片都是通用的，这次看AM335X的代码顺手写一下分析，以备后用。

　　一、硬件

　　对于许多TI的芯片来说，引脚复用的配置是在Control Module(配置模块)的寄存器里配置的，(这个和三星的CPU有点不同，三星的一般在GPIO的寄存器中配置)。所以当你需要配置这些寄存器的时候，请到数据手册的Control Module的Pad Control Registers查找。

　　TI的CPU芯片手册有两种：

　　一种是datasheet(DS：数据手册)，较小，只是大概介绍下芯片的结构;

　　另一种是Technical Reference Manual(TRM:技术参考手册)，较大，详细介绍芯片的各部分功能原理和寄存器定义。

　　在开发过程中，这两个手册都需要参考，是互补的。

　　对于AM335X，关于引脚复用的列表及模式号与功能的对应可以在数据手册中找到：

　　2 Terminal Description：

　　2.2 Ball Characteristics

　　关于引脚复用寄存器定义及各引脚相应寄存器的偏移可以在TRM中找到：

　　9 Control Module

　　9.1 Control Module

　　9.1.3 Functional Description

　　9.1.3.2 Pad Control Registers (包含引脚复用寄存器定义)

　　9.1.5 Registers

　　9.1.5.1 CONTROL_MODULE Registers (包含引脚相应寄存器的偏移)

　　二、软件

　　由于TI的芯片构架类似，对于Linux内核来说，早就已经为这个做好了一个软件上的框架，无论是在启动的初始化阶段还是在系统运行时，都可以通过这个框架提供的接口函数配置芯片的MUX。下面就来简要的分析一下。

　　以AM335X为例，相关代码位置：arch/arm/mach-omap2

　　mux.h

　　mux.c

　　mux33xx.h

　　mux33xx.c

　　board-am335xevm.c

　　(还有一些用到了：arch/arm/plat-omap/include/plat/omap_hwmod.h)

　　其中他们的层次关系是：

　　(1)重要的数据结构

　　/**

　　* struct mux_partition - 包含分区相关信息

　　* @name: 当前分区名

　　* @flags: 本分区的特定标志

　　* @phys: 物理地址

　　* @size: 分区大小

　　* @base: ioremap 映射过的虚拟地址

　　* @muxmodes: 本分区mux节点链表头

　　* @node: 分区链表头

　　struct omap_mux_partition {

　　const char *name;

　　u32 flags;

　　u32 phys;

　　u32 size;

　　void __iomem *base;

　　struct list_head muxmodes;

　　struct list_head node;

　　};

这个数据结构中包含了芯片中几乎所有定义好的mux的数据，它在mux数据初始化函数omap_mux_init中初始化，并添加到全局mux_partitions链表中(通过node成员)。而其中的muxmodes是所有mux信息节点的链表头，用来链接以下数据结构：

　　/**

　　* struct omap_mux_entry - mux信息节点

　　* @mux: omap_mux结构体

　　* @node: 链表节点

　　struct omap_mux_entry {

　　struct omap_mux mux;

　　struct list_head node;

　　};

　　而在以上数据结构中，struct omap_mux是记录单个mux节点数据的结构体：

　　/**

　　* struct omap_mux - omap mux 寄存器偏移和值的数据

　　* @reg_offset: 从Control Module寄存器基地址算起的mux寄存器偏移

　　* @gpio: GPIO 编号

　　* @muxnames: 引脚可用的信号模式字符串指针数组

　　* @balls: 封装中可用的引脚

　　struct omap_mux {

　　u16 reg_offset;

　　u16 gpio;

　　#ifdef CONFIG_OMAP_MUX

　　char *muxnames[OMAP_MUX_NR_MODES];

　　#ifdef CONFIG_DEBUG_FS

　　char *balls[OMAP_MUX_NR_SIDES];

　　#endif

　　};

　　而struct mux_partition中muxmodes链表及其节点数据的初始化都是在omap_mux_init初始化函数中(omap_mux_init_list(partition, superset);)，而struct omap_mux节点数据中信息是由mux33xx.h和mux33xx.c中提供的。你可以在mux33xx.c中看到一个巨大的struct omap_mux结构体数组初始化代码，这个代码一看就明了。不同的芯片只需要根据芯片资料修改这个结构体就好了，但是am33xx的这个结构体(当前)还不完善，gpio的数据还都是0。值得一提的是其中用到了一个宏：

　　#define _AM33XX_MUXENTRY(M0, g, m0, m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7) \

　　{ \

　　.reg_offset = (AM33XX_CONTROL_PADCONF_##M0##_OFFSET), \

　　.gpio = (g), \

　　.muxnames = { m0, m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7 }, \

　　}

　　这个宏使得这个结构体数组的初始化变得清晰明了。

　　以上的数据结构是在系统初始化的时候使用的，在struct omap_mux_partition完成初始化后，omap_mux_init初始化函数最后会根据不同的板子初始化部分mux寄存器(omap_mux_init_signals(partition, board_mux);)，其中牵涉到了以下结构体：

　　/**

　　* struct omap_board_mux - 初始化mux寄存器的数据

　　* @reg_offset: 从Control Module寄存器基地址算起的mux寄存器偏移

　　* @mux_value: 希望设置的mux寄存器值

　　struct omap_board_mux {

　　u16 reg_offset;

　　u16 value;

　　};

　　在最上层的板级初始化文件(board-am335xevm.c)中会定义一个这样的结构体数组，确定所要初始化的引脚复用寄存器，交由omap_mux_init_signals(partition, board_mux);使用。例如：

　　#ifdef CONFIG_OMAP_MUX

　　static struct omap_board_mux board_mux[] __initdata = {

　　AM33XX_MUX(I2C0_SDA, OMAP_MUX_MODE0 | AM33XX_SLEWCTRL_SLOW |

　　AM33XX_INPUT_EN | AM33XX_PIN_OUTPUT),

　　AM33XX_MUX(I2C0_SCL, OMAP_MUX_MODE0 | AM33XX_SLEWCTRL_SLOW |

　　AM33XX_INPUT_EN | AM33XX_PIN_OUTPUT),

　　{ .reg_offset = OMAP_MUX_TERMINATOR },

　　};

　　#else

　　#define board_mux NULL

　　#endif

　　其中用到了一个宏：

　　/* 如果引脚没有定义为输入，拉动电阻将会被禁用

　　* 如果定义为输入，所提供的标志位将确定拉动电阻的配置

　　#define AM33XX_MUX(mode0, mux_value) \

　　{ \

　　.reg_offset = (AM33XX_CONTROL_PADCONF_##mode0##_OFFSET), \

　　.value = (((mux_value) & AM33XX_INPUT_EN) ? (mux_value)\

　　: ((mux_value) | AM33XX_PULL_DISA)), \

　　}

　　注意_AM33XX_MUXENTRY和AM33XX_MUX这两个宏，前者是用于struct omap_mux的;后者是用于struct omap_board_mux的。

　　(2)重要的接口函数

　　/**

　　* omap_mux_init - MUX初始化的私有函数，请勿使用

　　* 由各板级特定的MUX初始化函数调用

　　int omap_mux_init(const char *name, u32 flags,

　　u32 mux_pbase, u32 mux_size,

　　struct omap_mux *superset,

　　struct omap_mux *package_subset,

　　struct omap_board_mux *board_mux,

　　struct omap_ball *package_balls);

这个函数是内部用于初始化struct mux_partition的最总要的函数，但是这个函数并不作为接口函数使用，而是供各芯片初始化函数“*_mux_init”所使用的。比如AM33XX芯片：

　　/**

　　* am33xx_mux_init() - 用板级特定的设置来初始化MUX系统

　　* @board_mux: 板级特定的MUX配置表

　　int __init am33xx_mux_init(struct omap_board_mux *board_subset)

　　{

　　return omap_mux_init("core", 0, AM33XX_CONTROL_PADCONF_MUX_PBASE,

　　AM33XX_CONTROL_PADCONF_MUX_SIZE, am33xx_muxmodes,

　　NULL, board_subset, NULL);

　　}

　　有了已经初始化好的struct mux_partition结构体，我们可以利用mux.h提供的许多函数方便的初始化各mux寄存器：

　　/**

　　* omap_mux_init_signal - 根据信号名字符串初始化一个引脚的mux

　　* @muxname: mode0_name.signal_name的格式的Mux名称

　　* @val: mux寄存器值

　　int omap_mux_init_signal(const char *muxname, int val);

　　/**

　　* omap_mux_get() - 通过名字返回一个mux分区

　　* @name: mux分区名

　　struct omap_mux_partition *omap_mux_get(const char *name);

　　/**

　　* omap_mux_read() - 读取mux寄存器(通过分区结构体指针和寄存器偏移值)

　　* @partition: Mux分区

　　* @mux_offset: mux寄存器偏移

　　u16 omap_mux_read(struct omap_mux_partition *p, u16 mux_offset);

　　/**

　　* omap_mux_write() - 写mux寄存器(通过分区结构体指针和寄存器偏移值)

　　* @partition: Mux分区

　　* @val: 新的mux寄存器值

　　* @mux_offset: mux寄存器偏移

　　* 这个函数仅有在非GPIO信号的动态复用需要

　　void omap_mux_write(struct omap_mux_partition *p, u16 val, u16 mux_offset);

　　/**

　　* omap_mux_write_array() - 写mux寄存器阵列

　　* @partition: Mux分区

　　* @board_mux: mux寄存器阵列 (用MAP_MUX_TERMINATOR结尾)

　　* 这个函数仅有在非GPIO信号的动态复用需要

　　void omap_mux_write_array(struct omap_mux_partition *p,

　　struct omap_board_mux *board_mux);

　　在代码比较完备的芯片中，struct omap_mux中的gpio成员有被初始化过，这样就可以使用以下接口函数：

　　/**

　　* omap_mux_init_gpio - 根据GPIO编号初始化一个信号引脚

　　* @gpio: GPIO编号

　　* @val: mux寄存器值

　　int omap_mux_init_gpio(int gpio, int val);

　　/**

　　* omap_mux_get_gpio() - 根据GPIO编号获取一个mux寄存器值

　　* @gpio: GPIO编号

　　u16 omap_mux_get_gpio(int gpio);

　　/**

　　* omap_mux_set_gpio() - 根据GPIO编号设定一个mux寄存器值

　　* @val: 新的mux寄存器值

　　* @gpio: GPIO编号

　　void omap_mux_set_gpio(u16 val, int gpio);

　　但是am33xx的gpio成员(当前)还都是0，所有这些函数没法使用。

　　此外，在mux.h中还导出了其他的软件接口和数据结构，这些在am33xx中没有使用，有需要的时候再看。

　　在板级初始化代码(比如board-am335xevm.c)运行完芯片特定的MUX初始化函数(am33xx_mux_init(board_mux);)之后，也可以在各子系统初始化时通过上面的接口函数修改配置MUX，比如在am33xx中使用了自己封装的一个函数和结构体：

　　/* 模块引脚复用结构体 */

　　struct pinmux_config {

　　const char *string_name; /* 信号名格式化字符串，“模式0字符串.目标模式字符串“ */

　　int val; /* 其他mux寄存器可选配置值 */

　　};

　　* @pin_mux - 单个模块引脚复用结构体

　　* 其中定义了本模块所有引脚复用细节.

　　static void setup_pin_mux(struct pinmux_config *pin_mux)

　　{

　　int i;

　　for (i = 0; pin_mux->string_name != NULL; pin_mux++)

　　omap_mux_init_signal(pin_mux->string_name, pin_mux->val);

　　}

　　你可以在board-am335xevm.c中看到如下的代码：

　　static struct pinmux_config d_can_ia_pin_mux[] = {

　　{"uart0_rxd.d_can0_tx", OMAP_MUX_MODE2 | AM33XX_PULL_ENBL},

　　{"uart0_txd.d_can0_rx", OMAP_MUX_MODE2 | AM33XX_PIN_INPUT_PULLUP},

　　{NULL, 0},

　　};

　　......

　　static void d_can_init(int evm_id, int profile)

　　{

　　switch (evm_id) {

　　case IND_AUT_MTR_EVM:

　　if ((profile == PROFILE_0) || (profile == PROFILE_1)) {

　　setup_pin_mux(d_can_ia_pin_mux);

　　/* Instance Zero */

　　am33xx_d_can_init(0);

　　}

　　break;

　　case GEN_PURP_EVM:

　　if (profile == PROFILE_1) {

　　setup_pin_mux(d_can_gp_pin_mux);

　　/* Instance One */

am33xx_d_can_init(1);

　　}

　　break;

　　default:

　　break;

　　}

　　三、使用注意

　　上面初始化过的结构体和接口函数的定义都是带有"__init"和“__initdata”的，所以这些都只能在内核初始化代码中使用，一旦系统初始化结束并进入了文件系统，这些定义都会被free。所有它们不能在内核模块(.ok)中被调用，否则你就等着Oops吧。因为一个芯片的引脚复用一般是硬件设计的时候定死的，一般不可能在启动后更改。如果你是在要在模块中改变引脚复用配置，你只能通过自己ioremap相关寄存器再修改它们来实现。

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