也正是因为Linux内核的唯一性，各个不同发布版本拥有相同的框架。Linux内核是在整个Linux系统的最底层，它负责管理硬件，运行用户程序，并保持系统整体的安全性和完整性。可以说是Linux系统的根和灵魂。图3-1中看到Linux内核还有另一层面的含义。这对于Linux内核同样适用。所以对Linux内核的剖析、学习和研究也不能独立于系统进行，而是要综合考虑应用、内核和硬件等各方面的信息和内容。这样才能更全面、深刻地理解Linux内核。......
2025-09-30
深入了解Linux内核GPIO管理框架
【摘要】：2GPIO内部管理框架GPIO框架的重要数据结构就是gpio_chip，详细内容如下：系统中可以有多个gpio_chip，而每个gpio_chip管理一组GPIO，其中base表示相应的gpio_chip管理的系统中的起始GPIO号，一共管理ngpio个GPIO。内核将所有的GPIO组成数组，每个GPIO用gpio_desc进行描述，具体的结构如下：其中的chip表示该GPIO由哪个gpio_chip进行管理。其中，flags表示该GPIO是否被请求、输入输出状态等与GPIO功能相关的状态及属性。从整体上来说GPIO框架还是简单直接的。
关于GPIO管理，Linux内核提供了GPIO lib来实现具体的GPIO服务，提供了统一的接口供其他模块使用，基本的框架如图4-49所示。
图4-49 Linux内核GPIO框架
从图4-49可见，各种设备模块都可以访问使用GPIO，相应的需要通过GPIO lib和Linux内核中断处理子系统进行操作。而真正的GPIO芯片的实现是通过GPIO chip提供的接口来实现的。
1ᤫ外部使用GPIO的操作接口
GPIO lib提供的功能接口如下：
这些接口的名字都很好理解，相应的都会调用GPIO chip的接口函数。
2ᤫGPIO内部管理框架
GPIO框架的重要数据结构就是gpio_chip，详细内容如下：
系统中可以有多个gpio_chip，而每个gpio_chip管理一组GPIO，其中base表示相应的gpio_chip管理的系统中的起始GPIO号，一共管理ngpio个GPIO。(https://www.chuimin.cn)
内核将所有的GPIO组成数组，每个GPIO用gpio_desc进行描述，具体的结构如下：
其中的chip表示该GPIO由哪个gpio_chip进行管理。其中，flags表示该GPIO是否被请求、输入输出状态等与GPIO功能相关的状态及属性。
GPIO框架中还需要对gpio_chip进行管理，主要是将实际的物理GPIO的管理实体gpio_chip和逻辑层的gpio_desc进行绑定，相应绑定的GPIO号是在gpio_chip的base至base+ng-pio之间。对之前gpio_request申请的，只有在绑定gpio_chip之后才能申请成功，继而对GPIO进行正确的操作。
具体的gpio_chip管理接口如下：
3ᤫGPIO的sysfs接口
针对应用程序对GPIO操作的需求，GPIO库将GPIO开放到sysfs文件系统中，这样可以在用户层对GPIO进行相应的操作。在用户层进行操作的好处是，可以直接进行开发而不是通过驱动程序进行，另外从软件版权考虑可以将不同的版权更好的隔离避免彼此的污染。相应的接口如下：
开放到sysfs的GPIO有如下的操作接口：
以上是GPIO框架抽象层的实现，体系结构具体的实现主要就是实现并注册结构体gpio_chip及相关的操作。从整体上来说GPIO框架还是简单直接的。
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2025-09-30
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