Linux 内核学习笔记

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STM32 Pinctrl：设备树解析与 set_mux ​

Linux 6.8 · drivers/pinctrl/stm32/pinctrl-stm32.c
Linux 内核 · Pinctrl 子系统
从设备树 pinmux 到 stm32_pmx_set_mux 写 GPIO 寄存器的完整路径。

目录 ​

1. 总览 ​

整条链路分 三个阶段，对应不同时机与数据形态：

阶段时机数据形态关键函数
Apinctrl 驱动 probeu32 → 字符串 mapstm32_pctrl_dt_subnode_to_map
B外设 pinctrl_get()字符串 → unsigned settingpinmux_map_to_setting
Cpinctrl_select_state()数字 → GPIO 寄存器stm32_pmx_set_mux

示例：STM32_PINMUX('F', 14, AF5) → 0x5E06（pin=94, func=6）→ map ("PF14","af5") → setting (6, i) → 写 GPIOF MODER/AFR。

1.1 三阶段流程图 ​

→ 阶段 A 详见 §2，阶段 B 详见 §3，阶段 C 详见 §4。

1.2 时序图 ​

Mermaid 预览： 本地 npm run docs:dev，或 mermaid.live。

2. 阶段 A：设备树 → pinctrl map ​

2.1 设备树结构 ​

txt
i2c1_pins_a: i2c1-0 {
    pins {
        pinmux = <STM32_PINMUX('F', 14, AF5)>,
                 <STM32_PINMUX('F', 15, AF5)>;
        /* 可选: bias-pull-up, drive-open-drain, slew-rate */
    };
};

调用链（阶段 A）：

stm32_pctrl_dt_node_to_map()          // 遍历 i2c1-0 下 pins / pins1 ...
  └─ stm32_pctrl_dt_subnode_to_map()  // 解析单个 pins 子节点
       ├─ stm32_pctrl_dt_node_to_map_func()  // MUX map
       └─ pinctrl_utils_add_map_configs()    // 可选 CONFIG map

2.2 STM32_PINMUX 宏编码 ​

include/dt-bindings/pinctrl/stm32-pinfunc.h：

c
#define PIN_NO(port, line)  (((port) - 'A') * 0x10 + (line))
#define STM32_PINMUX(port, line, mode)  (((PIN_NO(port, line)) << 8) | (mode))
字段宏含义
高字节STM32_GET_PIN_NO(x) → (x)>>8全局 pin 号 = (port-'A')*16 + line
低字节STM32_GET_PIN_FUNC(x) → (x)&0xffGPIO / AF0~15 / ANALOG
DT 宏数值驱动 STM32_PIN_*
GPIO0STM32_PIN_GPIO (0)
AF0…AF151…16STM32_PIN_AF(n) = n+1
ANALOG17STM32_PIN_ANALOG (18)

例： STM32_PINMUX('F', 14, AF5) → pin 94（PF14），func 6，合成 0x5E06。

2.3 stm32_pctrl_dt_subnode_to_map 步骤 ​

  1. of_find_property(node, "pinmux")
  2. pinconf_generic_parse_dt_config() — 可选 pull/slew 等
  3. 循环每个 u32：pin / func 拆分 → is_function_valid() → find_group_by_pin()
  4. 写 map：group = grp->name，function = stm32_gpio_functions[func]

生成的 map 使用字符串（machine.h）：

c
struct pinctrl_map_mux {
    const char *group;      // "PF14"
    const char *function;   // "af5"
};

注意： DT 中 AF5 只表示复用功能 5；该脚在此 AF 上的具体信号名见各 SoC 的 pinctrl-stm32*.c（如 MP157 上 PF14 的 I2C1_SCL 在 AF6）。

2.4 单条 pinmux 解析示意 ​

3. 阶段 B：map → setting（字符串转数字） ​

map 在 外设 pinctrl_get() 时由核心转为 数字 selector，存入 pinctrl_setting（core.h）：

c
struct pinctrl_setting_mux {
    unsigned int group;   // groups[] 下标
    unsigned int func;    // stm32_gpio_functions[] 下标
};

转换函数（drivers/pinctrl/pinmux.c · pinmux_map_to_setting）：

map 字符串方法setting
"af5"pinmux_func_name_to_selector() · strcmp + get_function_name()func = 6
"PF14"pinctrl_get_group_selector() · strcmp + get_group_name()group = i

应用 state 时调用：ops->set_mux(pctldev, func, group) — 不再使用字符串。

3.1 function：下标 ↔ 字符串 ↔ 硬件 ​

c
static const char * const stm32_gpio_functions[] = {
    "gpio", "af0", "af1", ... "af15", "analog",
};
selector字符串DT AF寄存器效果
0gpioGPIO (0)MODER=00
6af5AF5 (6)MODER=10, AFR=5
17analogANALOG (17)MODER=11

stm32_gpio_get_mode(6)→2，stm32_gpio_get_alt(6)→5（alt = function - 1）。

3.2 group：下标 ↔ 字符串 ↔ pin 号 ​

probe 时 一 pin 一 group（stm32_pctrl_build_state）：

c
group->name = pin->pin.name;    // "PF14"
group->pin  = pin->pin.number;  // 94
概念含义
group 字符串groups[i].name
group selectorstm32_pmx_set_mux 的 group 参数 = i（数组下标）
全局 pin 号groups[i].pin（如 94），用于定位 bank
bank 内偏移pin % 16（如 F14）

group selector 常等于 pin 号（pin 表连续且无 package 过滤时），但语义是 下标；st,package 过滤后可能与 pin 号不一致。

4. 阶段 C：set_mux 写硬件 ​

调用链（阶段 C）：

pinctrl_select_state()
  └─ pinmux_enable_setting()
       └─ stm32_pmx_set_mux(pctldev, func, group)
            └─ stm32_pmx_set_mode()  // MODER / AFR

4.1 stm32_pmx_set_mux 内部 ​

c
struct stm32_pinctrl_group *g = pctl->groups + group;
// g->name "PF14", g->pin 94
pin = stm32_gpio_pin(g->pin);           // 94 % 16 = 14
mode = stm32_gpio_get_mode(function);     // 6 → 2
alt  = stm32_gpio_get_alt(function);      // 6 → 5
// → bank GPIOF, 写 MODER、AFR

4.2 端到端数据对照（PF14 + AF5） ​

环节groupfunction备注
DT pinmux—func 字节 = 6pin 字节 = 94
map"PF14""af5"字符串
settingi6unsigned
硬件GPIOF:14AFR=5, MODER=复用groups[i].pin

附录 A：源码索引 ​

内容路径
DT 宏include/dt-bindings/pinctrl/stm32-pinfunc.h
pin/func 拆分drivers/pinctrl/stm32/pinctrl-stm32.h
DT 解析pinctrl-stm32.c — stm32_pctrl_dt_subnode_to_map
map 填写pinctrl-stm32.c — stm32_pctrl_dt_node_to_map_func
group 构建pinctrl-stm32.c — stm32_pctrl_build_state
写硬件pinctrl-stm32.c — stm32_pmx_set_mux
map（字符串）include/linux/pinctrl/machine.h
setting（数字）drivers/pinctrl/core.h
字符串→selectordrivers/pinctrl/pinmux.c — pinmux_map_to_setting
apply muxdrivers/pinctrl/pinmux.c — pinmux_enable_setting
SoC AF 表drivers/pinctrl/stm32/pinctrl-stm32mp157.c 等
DT bindingDocumentation/devicetree/bindings/pinctrl/st,stm32-pinctrl.yaml
关联文档STM32 GPIO 分析

附录 B：要点速记 ​

  1. STM32_PINMUX：高字节 pin 号，低字节 func；与 stm32_gpio_functions[] 下标一致。
  2. 阶段 A：拆 u32 → 校验 SoC 表 → 字符串 map（PF14 / af5）。
  3. 阶段 B：strcmp 查表 → pinctrl_setting 数字 (func, group)。
  4. function：stm32_gpio_functions[selector]；AFn → AFR 写入 n。
  5. group：groups[selector]；g->pin 定位 bank，非 selector 本身。
  6. 阶段 C：set_mux 只认数字，写 MODER/AFR。

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