1. 前言

我们在调试Pinctrl子系统时，会使用到Debug Filesystem。在/sys/kernel/debug/目录下就会有pinctrl目录，如果该目录下没有任何目录或文件，说明debugfs功能没有被打开。可以参考这篇博客该功能：《问题一：/sys/kernel/debug/下没有任何文件》

2. DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE

我们在kernel内核源码中，经常会发现DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE的定义。它具体是什么作用呢？

在Path:Kernel\include\linux\seq_file.h头文件中，我们找到了它的定义：

通过上面的例子，定义一个DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(pinctrl)，就相当于实现了如下代码：

#define DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(pinctrl)                   \
static int pinctrl_open(struct inode *inode, struct file *file) \
{                                   \return single_open(file, pinctrl_show, inode->i_private);   \
}                                   \\
static const struct file_operations pinctrl_fops = {           \.owner     = THIS_MODULE,                 \.open      = pinctrl_open,                \.read      = seq_read,                    \.llseek        = seq_lseek,                   \.release   = single_release,              \
}

以上可以知，这里定义了一个pinctrl_fops，它肯定会被其它地方用到。在kernel内核源码中搜索pinctrl_fops关键字，发现在下面文件中被引用：
Path:Kernel\drivers\pinctrl\core.c

通过系统在调用debugfs_create_file函数时，就会在/sys/kernel/debug/pinctrl目录下，创建一个pinctrl-handles文件。

debugfs_create_file("pinctrl-handles", S_IFREG | S_IRUGO, debugfs_root, NULL, &pinctrl_fops);

当系统启动完成后，确实发现了该节点：

所以，当运行cat命令cat /sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl-handles时，就相当于调用了这些函数：

pinctrl-handles -> pinctrl_open -> pinctrl_show

下面分析在/sys/kernel/debug/pinctrl目录下，所有节点的实现的功能。

3. pinctrl-handles

在/sys/kernel/debug/pinctrl目录下的pinctrl-handles，最终会调用pinctrl_show。

debugfs_create_file("pinctrl-handles", S_IFREG | S_IRUGO, debugfs_root, NULL, &pinctrl_fops);

pinctrl_show会遍历全局的链表头pinctrl_list，它保存着所有使用pinctrl的设备。这里会遍历每个pinctrl device，并打印它每个state的pinctrl_setting。架构大致如下：

static int pinctrl_show(struct seq_file *s, void *what)
{struct pinctrl *p;struct pinctrl_state *state;struct pinctrl_setting *setting;seq_puts(s, "Requested pin control handlers their pinmux maps:\n");mutex_lock(&pinctrl_list_mutex);/* 遍历3个pinctrl：12340000.vt_pinctrl、2290000.iomuxc-snvs和20e0000.iomuxc */list_for_each_entry(p, &pinctrl_list, node) {seq_printf(s, "device: %s current state: %s\n",dev_name(p->dev),p->state ? p->state->name : "none");/* 打印这个pinctrl device的每个state */list_for_each_entry(state, &p->states, node) {seq_printf(s, "  state: %s\n", state->name);/* 打印当前state的pinctrl_setting */list_for_each_entry(setting, &state->settings, node) {struct pinctrl_dev *pctldev = setting->pctldev;seq_printf(s, "    type: %s controller %s ",map_type(setting->type),pinctrl_dev_get_name(pctldev)); // 打印pinctrl的name，如：12340000.vt_pinctrl、2290000.iomuxc-snvs和20e0000.iomuxc。switch (setting->type) {case PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP:/* 打印pin mux复用模式的pinctrl_setting信息 */pinmux_show_setting(s, setting);break;case PIN_MAP_TYPE_CONFIGS_PIN:case PIN_MAP_TYPE_CONFIGS_GROUP:/* 打印pin config电气特性配置的pinctrl_setting信息 */pinconf_show_setting(s, setting);break;default:break;}}}}mutex_unlock(&pinctrl_list_mutex);return 0;
}
DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(pinctrl);

这里是virt_pinctrl_client.c驱动使用了pinctrl virtual_i2c，用到了2个pin：VIRT_PINCTRL_PAD_PIN6和VIRT_PINCTRL_PAD_PIN7，并且复用成I2C功能。

4. pinctrl-devices

在/sys/kernel/debug/pinctrl目录下的pinctrl-devices，最终会调用pinctrl_devices_show。

debugfs_create_file("pinctrl-devices", S_IFREG | S_IRUGO, debugfs_root, NULL, &pinctrl_devices_fops);

pinctrl_devices_show会遍历所有的pinctrl控制器，这里有3个：12340000.vt_pinctrl、2290000.iomuxc-snvs和20e0000.iomuxc。

static int pinctrl_devices_show(struct seq_file *s, void *what)
{struct pinctrl_dev *pctldev;seq_puts(s, "name [pinmux] [pinconf]\n");mutex_lock(&pinctrldev_list_mutex);/* 遍历所有的pinctrl控制器，如果pmxops和confops就打印yes */list_for_each_entry(pctldev, &pinctrldev_list, node) {seq_printf(s, "%s ", pctldev->desc->name);if (pctldev->desc->pmxops)seq_puts(s, "yes ");elseseq_puts(s, "no ");if (pctldev->desc->confops)seq_puts(s, "yes");elseseq_puts(s, "no");seq_puts(s, "\n");}mutex_unlock(&pinctrldev_list_mutex);return 0;
}
DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(pinctrl_devices);

运行命令cat /sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl-devices后的效果如下：

5. pinctrl-maps

在/sys/kernel/debug/pinctrl目录下的pinctrl-maps，最终会调用pinctrl_maps_show。

debugfs_create_file("pinctrl-maps", S_IFREG | S_IRUGO, debugfs_root, NULL, &pinctrl_maps_fops);

pinctrl_maps_show会遍历全局的链表头pinctrl_maps，它保存着所有使用pinctrl的设备。这里会遍历每个pinctrl device，并打印它每个pinctrl_map。架构大致如下：

static int pinctrl_maps_show(struct seq_file *s, void *what)
{struct pinctrl_maps *maps_node;int i;const struct pinctrl_map *map;seq_puts(s, "Pinctrl maps:\n");mutex_lock(&pinctrl_maps_mutex);/* 遍历全局的链表头pinctrl_maps，它保存着所有使用pinctrl的设备。*/for_each_maps(maps_node, i, map) {seq_printf(s, "device %s\nstate %s\ntype %s (%d)\n",map->dev_name, map->name, map_type(map->type),map->type);if (map->type != PIN_MAP_TYPE_DUMMY_STATE)seq_printf(s, "controlling device %s\n",map->ctrl_dev_name);switch (map->type) {case PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP:/* 打印pin mux复用模式的pinctrl_map信息 */pinmux_show_map(s, map);break;case PIN_MAP_TYPE_CONFIGS_PIN:case PIN_MAP_TYPE_CONFIGS_GROUP:/* 打印pin config电气特性配置的pinctrl_map信息 */pinconf_show_map(s, map);break;default:break;}seq_putc(s, '\n');}mutex_unlock(&pinctrl_maps_mutex);return 0;
}
DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(pinctrl_maps);

运行命令cat /sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl-maps后的效果如下：

6. 12340000.vt_pinctrl

12340000.vt_pinctrl是上一篇博客《虚拟Pinctrl Demo驱动（一）-- Demo Code》生成的pinctrl控制器。接下来会分析/sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl目录下所有节点的作用。

6.1 pinconf-pins

在/sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl目录下的pinconf-pins，最终会调用pinconf_pins_show。

debugfs_create_file("pinconf-pins", S_IFREG | S_IRUGO, devroot, pctldev, &pinconf_pins_fops);

pinconf_pins_show主要是打印该pinctrl每个pin当前的config，这些pin id和pin name信息都保存在struct pinctrl_pin_desc中，然后通过pin id找到pin config的信息并打印出来。

static int pinconf_pins_show(struct seq_file *s, void *what)
{struct pinctrl_dev *pctldev = s->private;unsigned i, pin;seq_puts(s, "Pin config settings per pin\n");seq_puts(s, "Format: pin (name): configs\n");mutex_lock(&pctldev->mutex);/* The pin number can be retrived from the pin controller descriptor */for (i = 0; i < pctldev->desc->npins; i++) {struct pin_desc *desc;pin = pctldev->desc->pins[i].number; // 获取pin iddesc = pin_desc_get(pctldev, pin); // 根据pin id获取struct pin_desc描述符/* Skip if we cannot search the pin */if (!desc)continue;seq_printf(s, "pin %d (%s): ", pin, desc->name);pinconf_dump_pin(pctldev, s, pin); // 根据pin id打印pin config信息seq_putc(s, '\n');}mutex_unlock(&pctldev->mutex);return 0;
}

通过pinconf_dump_pin间接调用virt_pinctrl_driver.c驱动里面的virt_pinconf_dbg_show，这里是模拟打印pin mux寄存器和pin config寄存器里面的内容。

static void pinconf_dump_pin(struct pinctrl_dev *pctldev, struct seq_file *s, int pin)
{const struct pinconf_ops *ops = pctldev->desc->confops;if (ops && ops->pin_config_dbg_show)ops->pin_config_dbg_show(pctldev, s, pin);
}static void virt_pinconf_dbg_show(struct pinctrl_dev *pctldev, struct seq_file *s, unsigned pin_id)
{struct virt_pinctrl *ipctl = pinctrl_dev_get_drvdata(pctldev);seq_printf(s, "Mux=0x%x Config=0x%x", ipctl->configs[pin_id].mux_mode, ipctl->configs[pin_id].pin_conf);
}static const struct pinconf_ops virt_pinconf_ops = {.pin_config_set = virt_pinconf_set,.pin_config_dbg_show = virt_pinconf_dbg_show,.pin_config_group_dbg_show = virt_pinconf_group_dbg_show,
};

运行命令cat /sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl/pinconf-pins后的效果如下：

这里是模拟打印pin mux寄存器和pin config寄存器里面的内容，对于未使用的pin，默认都是0。

6.2 pinconf-groups

在/sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl目录下的pinconf-groups，最终会调用pinconf_groups_show。

debugfs_create_file("pinconf-groups", S_IFREG | S_IRUGO, devroot, pctldev, &pinconf_groups_fops);

pinconf_groups_show主要是打印该pinctrl中每个group的pin信息，这些group信息都保存在pin_group_tree中，通过它就可以找到group的每个pin的配置信息。这些配置信息是在pinctrl driver加载时，解析device tree得到的。

static int pinconf_groups_show(struct seq_file *s, void *what)
{struct pinctrl_dev *pctldev = s->private;const struct pinctrl_ops *pctlops = pctldev->desc->pctlops;unsigned ngroups = pctlops->get_groups_count(pctldev); // 获取group的个数，它被定义在virt_pinctrl_driver.c驱动文件里面。unsigned selector = 0;seq_puts(s, "Pin config settings per pin group\n");seq_puts(s, "Format: group (name): configs\n");while (selector < ngroups) {const char *gname = pctlops->get_group_name(pctldev, selector); // 获取group的name，它被定义在virt_pinctrl_driver.c驱动文件里面。seq_printf(s, "%u (%s): ", selector, gname);pinconf_dump_group(pctldev, s, selector, gname); // 打印group中每个pin的配置信息，它被定义在virt_pinctrl_driver.c驱动文件里面。seq_putc(s, '\n');selector++;}return 0;
}

通过pinconf_dump_group间接调用virt_pinctrl_driver.c驱动里面的virt_pinconf_group_dbg_show，这里是模拟打印group中pin相关寄存器里面的内容。

static void pinconf_dump_group(struct pinctrl_dev *pctldev, struct seq_file *s, unsigned selector, const char *gname)
{const struct pinconf_ops *ops = pctldev->desc->confops;if (ops && ops->pin_config_group_dbg_show)ops->pin_config_group_dbg_show(pctldev, s, selector);
}static void virt_pinconf_group_dbg_show(struct pinctrl_dev *pctldev,struct seq_file *s, unsigned group){struct group_desc *grp;const char *name;int i;if (group >= pctldev->num_groups)return;seq_puts(s, "\n");grp = pinctrl_generic_get_group(pctldev, group);if (!grp)return;for (i = 0; i < grp->num_pins; i++) {struct virt_pin *pin = &((struct virt_pin *)(grp->data))[i];name = pin_get_name(pctldev, pin->pin);seq_printf(s, "  %s: Mux=0x%x Config=0x%x\n", name, pin->config.mux_mode, pin->config.pin_conf);}}static const struct pinconf_ops virt_pinconf_ops = {.pin_config_set = virt_pinconf_set,.pin_config_dbg_show = virt_pinconf_dbg_show,.pin_config_group_dbg_show = virt_pinconf_group_dbg_show,
};static const struct pinctrl_ops virt_pctrl_ops = {.get_groups_count = pinctrl_generic_get_group_count,.get_group_name = pinctrl_generic_get_group_name,.get_group_pins = pinctrl_generic_get_group_pins,.pin_dbg_show = virt_pin_dbg_show,.dt_node_to_map = virt_dt_node_to_map,.dt_free_map = virt_dt_free_map,
};

运行命令cat /sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl/pinconf-groups后的效果如下：

6.3 pingroups

在/sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl目录下的pingroups，最终会调用pinctrl_groups_show。

debugfs_create_file("pingroups", S_IFREG | S_IRUGO, device_root, pctldev, &pinctrl_groups_fops);

pinctrl_groups_show主要是打印保存在pin_group_tree中的group，打印包含group中pin number和pin name的信息。

static int pinctrl_groups_show(struct seq_file *s, void *what)
{struct pinctrl_dev *pctldev = s->private;const struct pinctrl_ops *ops = pctldev->desc->pctlops;unsigned ngroups, selector = 0;mutex_lock(&pctldev->mutex);ngroups = ops->get_groups_count(pctldev); // 获取group的个数seq_puts(s, "registered pin groups:\n");while (selector < ngroups) {const unsigned *pins = NULL;unsigned num_pins = 0;const char *gname = ops->get_group_name(pctldev, selector); // 获取group的nameconst char *pname;int ret = 0;int i;if (ops->get_group_pins)/* 获取当前group中所有的pin的信息 */ret = ops->get_group_pins(pctldev, selector,&pins, &num_pins);if (ret)seq_printf(s, "%s [ERROR GETTING PINS]\n",gname);else {seq_printf(s, "group: %s\n", gname); // 打印group的namefor (i = 0; i < num_pins; i++) {pname = pin_get_name(pctldev, pins[i]); // 获取pin的nameif (WARN_ON(!pname)) {mutex_unlock(&pctldev->mutex);return -EINVAL;}seq_printf(s, "pin %d (%s)\n", pins[i], pname); // 打印pin id和pin name信息}seq_puts(s, "\n");}selector++;}mutex_unlock(&pctldev->mutex);return 0;
}

这些get_groups_count、get_group_name和get_group_pins都被定义在virt_pinctrl_driver.c驱动里面，其实也是调用pinctrl_generic_get_group_count等公用的内核函数接口，因为这些信息已经保存在了pin_group_tree和num_groups中，所以只有遍历它就可以了。

static const struct pinctrl_ops virt_pctrl_ops = {.get_groups_count = pinctrl_generic_get_group_count,.get_group_name = pinctrl_generic_get_group_name,.get_group_pins = pinctrl_generic_get_group_pins,.pin_dbg_show = virt_pin_dbg_show,.dt_node_to_map = virt_dt_node_to_map,.dt_free_map = virt_dt_free_map,
};

运行命令cat /sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl/pingroups后的效果如下：

6.4 pins

在/sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl目录下的pins，最终会调用pinctrl_pins_show。

debugfs_create_file("pins", S_IFREG | S_IRUGO, device_root, pctldev, &pinctrl_pins_fops);

pinctrl_pins_show主要是打印保存在struct pinctrl_desc中的pins，打印在virt_pinctrl_driver.c驱动定义的中pin number和pin name的信息。

static int pinctrl_pins_show(struct seq_file *s, void *what)
{struct pinctrl_dev *pctldev = s->private;const struct pinctrl_ops *ops = pctldev->desc->pctlops;unsigned i, pin;seq_printf(s, "registered pins: %d\n", pctldev->desc->npins);mutex_lock(&pctldev->mutex);/* The pin number can be retrived from the pin controller descriptor */for (i = 0; i < pctldev->desc->npins; i++) {struct pin_desc *desc;pin = pctldev->desc->pins[i].number; // 获取pin iddesc = pin_desc_get(pctldev, pin); // 根据pin id获取struct pin_desc描述符/* Pin space may be sparse */if (!desc)continue;seq_printf(s, "pin %d (%s) ", pin, desc->name); // 打印pin id和pin name/* Driver-specific info per pin */if (ops->pin_dbg_show)ops->pin_dbg_show(pctldev, s, pin); // pin_dbg_show被定义在virt_pinctrl_driver.c驱动文件里面。seq_puts(s, "\n");}mutex_unlock(&pctldev->mutex);return 0;
}

通过ops->pin_dbg_show间接调用virt_pinctrl_driver.c驱动里面的virt_pin_dbg_show，这里只是打印pinctrl device name， 12340000.vt_pinctrl。

static void virt_pin_dbg_show(struct pinctrl_dev *pctldev, struct seq_file *s,unsigned offset)
{seq_printf(s, "%s", dev_name(pctldev->dev)); // 打印pinctrl device name， 12340000.vt_pinctrl。
}static const struct pinctrl_ops virt_pctrl_ops = {.get_groups_count = pinctrl_generic_get_group_count,.get_group_name = pinctrl_generic_get_group_name,.get_group_pins = pinctrl_generic_get_group_pins,.pin_dbg_show = virt_pin_dbg_show,.dt_node_to_map = virt_dt_node_to_map,.dt_free_map = virt_dt_free_map,
};

运行命令cat /sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl/pins后的效果如下：

6.5 pinmux-functions

在/sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl目录下的pinmux-functions，最终会调用pinmux_functions_show。

debugfs_create_file("pinmux-functions", S_IFREG | S_IRUGO, devroot, pctldev, &pinmux_functions_fops);

pinmux_functions_show主要是打印保存在pin_function_tree中的function信息，里面包含了该function包含的group name列表。大致架构如下：

static int pinmux_functions_show(struct seq_file *s, void *what)
{struct pinctrl_dev *pctldev = s->private;const struct pinmux_ops *pmxops = pctldev->desc->pmxops;unsigned nfuncs;unsigned func_selector = 0;if (!pmxops)return 0;mutex_lock(&pctldev->mutex);/* 获取functions的个数，个数保存在struct pinctrl_dev中的num_functions变量中。*/nfuncs = pmxops->get_functions_count(pctldev); while (func_selector < nfuncs) {/* 获取functions的name，个数保存在struct pinctrl_dev的pin_function_tree链表中。* struct function_desc中的name就是function name。*/const char *func = pmxops->get_function_name(pctldev,func_selector);const char * const *groups;unsigned num_groups;int ret;int i;/* 获取保存在pin_function_tree中的group name和group个数 */ret = pmxops->get_function_groups(pctldev, func_selector,&groups, &num_groups);if (ret) {seq_printf(s, "function %s: COULD NOT GET GROUPS\n",func);func_selector++;continue;}/* 打印该function所有的group name */seq_printf(s, "function: %s, groups = [ ", func);for (i = 0; i < num_groups; i++)seq_printf(s, "%s ", groups[i]);seq_puts(s, "]\n");func_selector++;}mutex_unlock(&pctldev->mutex);return 0;
}

运行命令cat /sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl/pinmux-functions后的效果如下：

6.6 pinmux-pins

在/sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl目录下的pinmux-pins，最终会调用pinmux_pins_show。

debugfs_create_file("pinmux-pins", S_IFREG | S_IRUGO, devroot, pctldev, &pinmux_pins_fops);

pinmux_pins_show主要是显示pin当前复用成什么功能，未使用的pin会显示UNCLAIMED。如果被复用成其它功能，会显示哪个驱动使用，哪组配置。

static int pinmux_pins_show(struct seq_file *s, void *what)
{struct pinctrl_dev *pctldev = s->private;const struct pinctrl_ops *pctlops = pctldev->desc->pctlops;const struct pinmux_ops *pmxops = pctldev->desc->pmxops;unsigned i, pin;if (!pmxops)return 0;seq_puts(s, "Pinmux settings per pin\n");if (pmxops->strict)seq_puts(s,"Format: pin (name): mux_owner|gpio_owner (strict) hog?\n");elseseq_puts(s,"Format: pin (name): mux_owner gpio_owner hog?\n");mutex_lock(&pctldev->mutex);/* The pin number can be retrived from the pin controller descriptor */for (i = 0; i < pctldev->desc->npins; i++) {struct pin_desc *desc;bool is_hog = false;pin = pctldev->desc->pins[i].number;desc = pin_desc_get(pctldev, pin);/* Skip if we cannot search the pin */if (desc == NULL)continue;if (desc->mux_owner &&!strcmp(desc->mux_owner, pinctrl_dev_get_name(pctldev)))is_hog = true;if (pmxops->strict) {if (desc->mux_owner)seq_printf(s, "pin %d (%s): device %s%s",pin, desc->name, desc->mux_owner,is_hog ? " (HOG)" : "");else if (desc->gpio_owner)seq_printf(s, "pin %d (%s): GPIO %s",pin, desc->name, desc->gpio_owner);elseseq_printf(s, "pin %d (%s): UNCLAIMED",pin, desc->name);} else {/* For non-strict controllers */seq_printf(s, "pin %d (%s): %s %s%s", pin, desc->name,desc->mux_owner ? desc->mux_owner: "(MUX UNCLAIMED)",desc->gpio_owner ? desc->gpio_owner: "(GPIO UNCLAIMED)",is_hog ? " (HOG)" : "");}/* If mux: print function+group claiming the pin */if (desc->mux_setting)seq_printf(s, " function %s group %s\n",pmxops->get_function_name(pctldev,desc->mux_setting->func),pctlops->get_group_name(pctldev,desc->mux_setting->group));elseseq_putc(s, '\n');}mutex_unlock(&pctldev->mutex);return 0;
}

运行命令cat /sys/kernel/debug/pinctrl/12340000.vt_pinctrl/pinmux-pins后的效果如下：

7. 工程代码下载地址

完整的实验工程Demo代码下载地址如下：
https://download.csdn.net/download/ZHONGCAI0901/86734001

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