Marvell-Linux研究—mfp.c/.h源代码分析

Marvell-Linux研究—mfp.c/.h源代码分析

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作者联系方式：李先静 <xianjimli at hotmail dot com>

更新时间：2007-7-9

Multi-Function Pin是PXA3xx中的一个新概念，它可以让一个Pin具有多个功能，达到复用的效果，从而减少PIN的个数。比如说，一个Pin可以作为GPIO，可以作为时钟信号，也可以作为地址线或者数据线，完全根据软件配置决定它的实际用途。

虽然同一个Pin可以用作多种不同的用途，但在任意时刻只有一种用途，这是很容易理解的，否则就会乱套了。但是在不同时刻，它能否根据需要动态切换Pin的功能呢？我想从理论是可行的，但对硬件设计可能有特别的要求，才能保证不会互相冲突。我在代码中没有看到这种用法，不知道实际中是否有人这样用呢。同一个Pin具有相同的配置，但是用于不同设备倒是正常的，像数据线和地址线就属此类。

下面我们来看看代码：

21 struct mhn_pin_config { 22 mfp_pin_t mfp_pin; 23 unsigned int reserved:16; 24 unsigned int af_sel:3; 25 unsigned int edge_rise_en:1; 26 unsigned int edge_fall_en:1; 27 unsigned int edge_clear:1; 28 unsigned int sleep_oe_n:1; 29 unsigned int sleep_data:1; 30 unsigned int sleep_sel:1; 31 unsigned int drive:3; 32 unsigned int pulldown_en:1; 33 unsigned int pullup_en:1; 34 unsigned int pull_sel:1; 35 }; (mfp.h)

这个结构用于描述MFP的配置，它与MFPRx寄存器中的位域基本上一一对应，这里我们简单说明一下：

mfp_pin 是MFP的ID，用宏MFP_REG以mfp_pin为参数，可以计算出mfp_pin的MFPR寄存器地址。

af_sel 其中af代表alternate function，用于选择实际的功能，它最多有八种可能的选择，可参照《PXA300 and PXA310 Developers Manual 1》的4.3/4.4节。

edge_rise_en/ edge_fall_en/ edge_clear 用于控制上升沿/下降沿中断的禁用或启用。我有点疑惑的是，如果该Pin配置为GPIO，而GPIO有自己的上升沿/下降沿配置，两者是否冲突呢？

sleep_oe_n 在低功耗模式 (low power mode)下，它决定Pin作为输入还是输出， 1表示输入，0表示输出。

sleep_data在低功耗模式 (low power mode)下，如果作为输出，它决定输出高电平还是低电平。

sleep_sel 控制在正模式和低功耗模式之间切换时的行为。可以参考《PXA300 and PXA310 Developers Manual 1》的表4.8。

drive 控制Pin的驱动能力，可以在1mA到10mA之间调整，另外可以调整slew rate，slew rate决定电平翻转的速度。

pulldown_en/ pullup_en 是否启用内部下/上拉电阻，只有作为Input Pin时才有用。我们知道下/上拉电阻的主要目的就是防止Pin悬空，悬空的Pin可以看作一个天线，它容易受外界干扰，造成Pin值的不确实性。下/上拉电阻能够给Input Pin一个默认的输入值，下拉电阻接地，默认输入低电平，上拉电阻接电源，默认输入高电平。当真正有外接输入时，它们自动无效，同时避免短路，起到限流作用。

pull_sel 用于决定pulldown_en/ pullup_en的有效性，在低功耗模式下，pull_sel的实际值不改变，但有效值相当于1。也就是说在低功耗模式下，pulldown_en/ pullup_en的值始终决定默认输入，这可以防止干扰信号唤醒CPU。

在《PXA300 and PXA310 Developers Manual 1》的表4.6中，对pulldown_en/ pullup_en的描述是自相矛盾的，比如对pullup_en的描述，前面说，1 = The internal pullup resistor of the pad is enabled，后面又说，The resistor is only enabled if PULL_SEL=1(or is effectively 1) and if PULLUP_EN is 0。前者说1启用内部上拉电阻，后者又说0启用内部上拉电阻，我想前者是对的后者是错的。

113 #define MHN_MFP_CFG(desc, pin, af, drv, rdh, lpm, edge) / 114 { / 115 .mfp_pin = pin, / 116 .af_sel = af, / 117 .reserved = 0, / 118 .drive = drv, / 119 .sleep_sel = rdh, / 120 .sleep_oe_n = ((lpm) & 0x1), / 121 .sleep_data = (((lpm) & 0x2) >>1), / 122 .pullup_en = (((lpm) & 0x4) >>2), / 123 .pulldown_en = (((lpm) & 0x8) >>3), / 124 .pull_sel = (((lpm) & 0x10) >>4), / 125 .edge_clear = (!(edge)), / 126 .edge_fall_en = ((edge) & 0x1), / 127 .edge_rise_en = (((edge) & 0x2) >>1), / 128 } (mfp.h)

MHN_MFP_CFG的功能很简单，但是很常用，它简化了MFP配置的初始化。

145 #define PIN2REG(pin_config) / 146 (pin_config->af_sel << MFPR_ALT_OFFSET) | / 147 (pin_config->edge_rise_en << MFPR_ERE_OFFSET ) |/ 148 (pin_config->edge_fall_en << MFPR_EFE_OFFSET ) |/ 149 (pin_config->edge_clear << MFPR_EC_OFFSET ) | / 150 (pin_config->sleep_oe_n << MFPR_SON_OFFSET ) | / 151 (pin_config->sleep_data << MFPR_SD_OFFSET ) | / 152 (pin_config->sleep_sel << MFPR_SS_OFFSET ) | / 153 (pin_config->drive << MFPR_DRV_OFFSET ) | / 154 (pin_config->pulldown_en << MFPR_PD_OFFSET ) | / 155 (pin_config->pullup_en << MFPR_PU_OFFSET ) | / 156 (pin_config->pull_sel << MFPR_PS_OFFSET ); (mfp.h)

这个宏也很常用，它把mhn_pin_config结构转换成MFPR寄存器的格式，这样就可以直接写入MFPR寄存器了。

44 int mhn_mfp_set_config(struct mhn_pin_config *pin_config) 45 { 46 unsigned long flags; 47 mfp_pin_t mfp_pin; 48 uint32_t mfp_reg; 49 50 spin_lock_irqsave(&mfp_spin_lock, flags); 51 52 mfp_pin = pin_config->mfp_pin; 53 mfp_reg = PIN2REG(pin_config); 54 55 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX) 56 if (IS_GPIO_EXP_PIN(mfp_pin)){ 57 spin_unlock_irqrestore(&mfp_spin_lock, flags); 58 return 0; 59 } 60 #endif 61 62 #ifdef CONFIG_MFP_DEBUG 63 if ((pin_config == NULL) || 64 (MFP_OFFSET(mfp_pin) > MHN_MAX_MFP_OFFSET) || 65 (MFP_OFFSET(mfp_pin) < MHN_MIN_MFP_OFFSET)) { 66 spin_unlock_irqrestore(&mfp_spin_lock, flags); 67 return -1; 68 } 69 #endif 70 71 MFP_REG(mfp_pin) = mfp_reg; 72 mfp_reg = MFP_REG(mfp_pin); /* read back */ 73 74 spin_unlock_irqrestore(&mfp_spin_lock, flags); 75 76 return 0; 77 }

该函数让配置生效，它先用PIN2REG把配置转换成寄存器的格式，然后用MFP_REG得到Pin对应的寄存器，并把值写入寄存器，最后为了确保写入操作完成，再把寄存器的值读回来。通过回读的方式确保写操作完成，在多级流水线的CPU中是常用的手法。

120 int mhn_mfp_set_afds(mfp_pin_t pin, int af, int ds) 121 { 122 unsigned long flags; 123 uint32_t mfp_reg; 124 125 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX) 126 if (IS_GPIO_EXP_PIN(pin)) 127 return 0; 128 #endif 129 130 #ifdef CONFIG_MFP_DEBUG 131 if ((MFP_OFFSET(pin) > MHN_MAX_MFP_OFFSET) || 132 (MFP_OFFSET(pin) < MHN_MIN_MFP_OFFSET)) 133 return -1; 134 #endif 135 136 spin_lock_irqsave(&mfp_spin_lock, flags); 137 138 mfp_reg = MFP_REG(pin); 139 mfp_reg &= ~(MFP_AF_MASK | MFP_DRV_MASK); 140 mfp_reg |= (((af & 0x7) << MFPR_ALT_OFFSET) | 141 ((ds & 0x7) << MFPR_DRV_OFFSET)); 142 MFP_REG(pin) = mfp_reg; 143 mfp_reg = MFP_REG(pin); 144 145 spin_unlock_irqrestore(&mfp_spin_lock, flags); 146 147 return 0; 148 }

这里只要明白AF代表Alternate Function，而ds代表drive strength，就明白这个函数的功能了，它就是用来设置Pin的可选功能和驱动能力的。其实现与mhn_mfp_set_config类似，但它只修改部分设置，所以要先读取原来的设置，修改它并写回去，最后再读回来以确认设置完成。

150 int mhn_mfp_set_rdh(mfp_pin_t pin, int rdh) 151 { 152 unsigned long flags; 153 uint32_t mfp_reg; 154 155 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX) 156 if (IS_GPIO_EXP_PIN(pin)) 157 return 0; 158 #endif 159 160 #ifdef CONFIG_MFP_DEBUG 161 if ((MFP_OFFSET(pin) > MHN_MAX_MFP_OFFSET) || 162 (MFP_OFFSET(pin) < MHN_MIN_MFP_OFFSET)) 163 return -1; 164 #endif 165 166 spin_lock_irqsave(&mfp_spin_lock, flags); 167 168 mfp_reg = MFP_REG(pin); 169 mfp_reg &= ~MFP_RDH_MASK; 170 171 if (likely(rdh)) 172 mfp_reg |= (1u << MFPR_SS_OFFSET); 173 174 MFP_REG(pin) = mfp_reg; 175 mfp_reg = MFP_REG(pin); 176 177 spin_unlock_irqrestore(&mfp_spin_lock, flags); 178 179 return 0; 180 }

这里其实它并不是修改ASCR[RDH]，而是修改SLEEP_SEL，因为SLEEP_SEL决定ASCR[RDH]的值是否有效，具体方法与前面类似。RDH意义暂时还不完全明白，以后再补充吧。

182 int mhn_mfp_set_lpm(mfp_pin_t pin, int lpm) 183 { 184 unsigned long flags; 185 uint32_t mfp_reg; 186 187 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX) 188 if (IS_GPIO_EXP_PIN(pin)) 189 return 0; 190 #endif 191 192 #ifdef CONFIG_MFP_DEBUG 193 if ((MFP_OFFSET(pin) > MHN_MAX_MFP_OFFSET) || 194 (MFP_OFFSET(pin) < MHN_MIN_MFP_OFFSET)) 195 return -1; 196 #endif 197 spin_lock_irqsave(&mfp_spin_lock, flags); 198 199 mfp_reg = MFP_REG(pin); 200 mfp_reg &= ~(MFP_LPM_MASK); 201 202 if (lpm & 0x1) mfp_reg |= 1u << MFPR_SON_OFFSET; 203 if (lpm & 0x2) mfp_reg |= 1u << MFPR_SD_OFFSET; 204 if (lpm & 0x4) mfp_reg |= 1u << MFPR_PU_OFFSET; 205 if (lpm & 0x8) mfp_reg |= 1u << MFPR_PD_OFFSET; 206 if (lpm &0x10) mfp_reg |= 1u << MFPR_PS_OFFSET; 207 208 MFP_REG(pin) = mfp_reg; 209 mfp_reg = MFP_REG(pin); 210 211 spin_unlock_irqrestore(&mfp_spin_lock, flags); 212 213 return 0; 214 }

这里的lpm代表low power mode，它用来设置低功耗模式下的配置，包括数据方向是输出还是输入，输出的数据和输入的默认值等。

216 int mhn_mfp_set_edge(mfp_pin_t pin, int edge) 217 { 218 unsigned long flags; 219 uint32_t mfp_reg; 220 221 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX) 222 if (IS_GPIO_EXP_PIN(pin)) 223 return 0; 224 #endif 225 226 #ifdef CONFIG_MFP_DEBUG 227 if ((MFP_OFFSET(pin) > MHN_MAX_MFP_OFFSET) || 228 (MFP_OFFSET(pin) < MHN_MIN_MFP_OFFSET)) 229 return -1; 230 #endif 231 spin_lock_irqsave(&mfp_spin_lock, flags); 232 233 mfp_reg = MFP_REG(pin); 234 235 /* Clear bits - EDGE_CLEAR, EDGE_RISE_EN, EDGE_FALL_EN */ 236 mfp_reg &= ~(MFP_EDGE_MASK); 237 238 switch (edge) { 239 case MFP_EDGE_RISE: 240 mfp_reg |= (1u << MFPR_ERE_OFFSET); 241 break; 242 case MFP_EDGE_FALL: 243 mfp_reg |= (1u << MFPR_EFE_OFFSET); 244 break; 245 case MFP_EDGE_BOTH: 246 mfp_reg |= (3u << MFPR_ERE_OFFSET); 247 break; 248 case MFP_EDGE_NONE: 249 mfp_reg |= (1u << MFPR_EC_OFFSET); 250 break; 251 default: 252 spin_unlock_irqrestore(&mfp_spin_lock, flags); 253 return -EINVAL; 254 } 255 256 MFP_REG(pin) = mfp_reg; 257 mfp_reg = MFP_REG(pin); 258 259 spin_unlock_irqrestore(&mfp_spin_lock, flags); 260 261 return 0; 262 }

设置电平切换检查，可以在上升沿检查，可以在下降沿检查，可以两者都检查，或者都不检查，后者设置EDGE_CLEAR位。

270 int mhn_mfp_set_pull(mfp_pin_t pin, int pull) 271 { 272 unsigned long flags; 273 uint32_t mfp_reg; 274 275 #if defined(CONFIG_MONAHANS_GPIOEX) 276 if (IS_GPIO_EXP_PIN(pin)) 277 return 0; 278 #endif 279 280 #ifdef CONFIG_MFP_DEBUG 281 if ((MFP_OFFSET(pin) > MHN_MAX_MFP_OFFSET) || 282 (MFP_OFFSET(pin) < MHN_MIN_MFP_OFFSET)) 283 return -1; 284 #endif 285 spin_lock_irqsave(&mfp_spin_lock, flags); 286 287 mfp_reg = MFP_REG(pin); 288 mfp_reg &= ~MFP_PULL_MASK; 289 290 mfp_reg |= (pull & 0x7u) << MFPR_PD_OFFSET; 291 292 MFP_REG(pin) = mfp_reg; 293 mfp_reg = MFP_REG(pin); 294 295 spin_unlock_irqrestore(&mfp_spin_lock, flags); 296 297 return 0; 298 }

启用/禁用内部上/下拉电阻，给Input Pin设置默认值。

300 static struct mfp_regs context; 301 void mhn_mfp_save(void) 302 { 303 int i, offset; 304 305 /* specify the membase */ 306 context.membase = (unsigned char *)KSEG0(PADBASE); 307 308 for (i = 0; i < MAX_MFP_PINS; i++) { 309 offset = i << 2; 310 context.mfp[i] = readl(context.membase + offset); 311 } 312 } 313 314 void mhn_mfp_restore(void) 315 { 316 int i, offset; 317 318 /* check the membase */ 319 if (context.membase == NULL) 320 return; 321 322 for (i = 0; i < MAX_MFP_PINS; i++) { 323 offset = i << 2; 324 writel(context.mfp[i], context.membase + offset); 325 } 326 }

保存和恢复MFP的设置，供电源管理在系统Suspend和Resume时调用，因为寄存器是连接的，所以其实现很简单。

~~end~~