9eda54811faae50596d49720bf6c53fa45d0538c
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / driver-api / gpio / legacy.rst
1 ======================
2 Legacy GPIO Interfaces
3 ======================
4
5 This provides an overview of GPIO access conventions on Linux.
6
7 These calls use the gpio_* naming prefix.  No other calls should use that
8 prefix, or the related __gpio_* prefix.
9
10
11 What is a GPIO?
12 ===============
13 A "General Purpose Input/Output" (GPIO) is a flexible software-controlled
14 digital signal.  They are provided from many kinds of chip, and are familiar
15 to Linux developers working with embedded and custom hardware.  Each GPIO
16 represents a bit connected to a particular pin, or "ball" on Ball Grid Array
17 (BGA) packages.  Board schematics show which external hardware connects to
18 which GPIOs.  Drivers can be written generically, so that board setup code
19 passes such pin configuration data to drivers.
20
21 System-on-Chip (SOC) processors heavily rely on GPIOs.  In some cases, every
22 non-dedicated pin can be configured as a GPIO; and most chips have at least
23 several dozen of them.  Programmable logic devices (like FPGAs) can easily
24 provide GPIOs; multifunction chips like power managers, and audio codecs
25 often have a few such pins to help with pin scarcity on SOCs; and there are
26 also "GPIO Expander" chips that connect using the I2C or SPI serial busses.
27 Most PC southbridges have a few dozen GPIO-capable pins (with only the BIOS
28 firmware knowing how they're used).
29
30 The exact capabilities of GPIOs vary between systems.  Common options:
31
32   - Output values are writable (high=1, low=0).  Some chips also have
33     options about how that value is driven, so that for example only one
34     value might be driven ... supporting "wire-OR" and similar schemes
35     for the other value (notably, "open drain" signaling).
36
37   - Input values are likewise readable (1, 0).  Some chips support readback
38     of pins configured as "output", which is very useful in such "wire-OR"
39     cases (to support bidirectional signaling).  GPIO controllers may have
40     input de-glitch/debounce logic, sometimes with software controls.
41
42   - Inputs can often be used as IRQ signals, often edge triggered but
43     sometimes level triggered.  Such IRQs may be configurable as system
44     wakeup events, to wake the system from a low power state.
45
46   - Usually a GPIO will be configurable as either input or output, as needed
47     by different product boards; single direction ones exist too.
48
49   - Most GPIOs can be accessed while holding spinlocks, but those accessed
50     through a serial bus normally can't.  Some systems support both types.
51
52 On a given board each GPIO is used for one specific purpose like monitoring
53 MMC/SD card insertion/removal, detecting card writeprotect status, driving
54 a LED, configuring a transceiver, bitbanging a serial bus, poking a hardware
55 watchdog, sensing a switch, and so on.
56
57
58 GPIO conventions
59 ================
60 Note that this is called a "convention" because you don't need to do it this
61 way, and it's no crime if you don't.  There **are** cases where portability
62 is not the main issue; GPIOs are often used for the kind of board-specific
63 glue logic that may even change between board revisions, and can't ever be
64 used on a board that's wired differently.  Only least-common-denominator
65 functionality can be very portable.  Other features are platform-specific,
66 and that can be critical for glue logic.
67
68 Plus, this doesn't require any implementation framework, just an interface.
69 One platform might implement it as simple inline functions accessing chip
70 registers; another might implement it by delegating through abstractions
71 used for several very different kinds of GPIO controller.  (There is some
72 optional code supporting such an implementation strategy, described later
73 in this document, but drivers acting as clients to the GPIO interface must
74 not care how it's implemented.)
75
76 That said, if the convention is supported on their platform, drivers should
77 use it when possible.  Platforms must select GPIOLIB if GPIO functionality
78 is strictly required.  Drivers that can't work without
79 standard GPIO calls should have Kconfig entries which depend on GPIOLIB.  The
80 GPIO calls are available, either as "real code" or as optimized-away stubs,
81 when drivers use the include file:
82
83         #include <linux/gpio.h>
84
85 If you stick to this convention then it'll be easier for other developers to
86 see what your code is doing, and help maintain it.
87
88 Note that these operations include I/O barriers on platforms which need to
89 use them; drivers don't need to add them explicitly.
90
91
92 Identifying GPIOs
93 -----------------
94 GPIOs are identified by unsigned integers in the range 0..MAX_INT.  That
95 reserves "negative" numbers for other purposes like marking signals as
96 "not available on this board", or indicating faults.  Code that doesn't
97 touch the underlying hardware treats these integers as opaque cookies.
98
99 Platforms define how they use those integers, and usually #define symbols
100 for the GPIO lines so that board-specific setup code directly corresponds
101 to the relevant schematics.  In contrast, drivers should only use GPIO
102 numbers passed to them from that setup code, using platform_data to hold
103 board-specific pin configuration data (along with other board specific
104 data they need).  That avoids portability problems.
105
106 So for example one platform uses numbers 32-159 for GPIOs; while another
107 uses numbers 0..63 with one set of GPIO controllers, 64-79 with another
108 type of GPIO controller, and on one particular board 80-95 with an FPGA.
109 The numbers need not be contiguous; either of those platforms could also
110 use numbers 2000-2063 to identify GPIOs in a bank of I2C GPIO expanders.
111
112 If you want to initialize a structure with an invalid GPIO number, use
113 some negative number (perhaps "-EINVAL"); that will never be valid.  To
114 test if such number from such a structure could reference a GPIO, you
115 may use this predicate:
116
117         int gpio_is_valid(int number);
118
119 A number that's not valid will be rejected by calls which may request
120 or free GPIOs (see below).  Other numbers may also be rejected; for
121 example, a number might be valid but temporarily unused on a given board.
122
123 Whether a platform supports multiple GPIO controllers is a platform-specific
124 implementation issue, as are whether that support can leave "holes" in the space
125 of GPIO numbers, and whether new controllers can be added at runtime.  Such issues
126 can affect things including whether adjacent GPIO numbers are both valid.
127
128 Using GPIOs
129 -----------
130 The first thing a system should do with a GPIO is allocate it, using
131 the gpio_request() call; see later.
132
133 One of the next things to do with a GPIO, often in board setup code when
134 setting up a platform_device using the GPIO, is mark its direction::
135
136         /* set as input or output, returning 0 or negative errno */
137         int gpio_direction_input(unsigned gpio);
138         int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);
139
140 The return value is zero for success, else a negative errno.  It should
141 be checked, since the get/set calls don't have error returns and since
142 misconfiguration is possible.  You should normally issue these calls from
143 a task context.  However, for spinlock-safe GPIOs it's OK to use them
144 before tasking is enabled, as part of early board setup.
145
146 For output GPIOs, the value provided becomes the initial output value.
147 This helps avoid signal glitching during system startup.
148
149 For compatibility with legacy interfaces to GPIOs, setting the direction
150 of a GPIO implicitly requests that GPIO (see below) if it has not been
151 requested already.  That compatibility is being removed from the optional
152 gpiolib framework.
153
154 Setting the direction can fail if the GPIO number is invalid, or when
155 that particular GPIO can't be used in that mode.  It's generally a bad
156 idea to rely on boot firmware to have set the direction correctly, since
157 it probably wasn't validated to do more than boot Linux.  (Similarly,
158 that board setup code probably needs to multiplex that pin as a GPIO,
159 and configure pullups/pulldowns appropriately.)
160
161
162 Spinlock-Safe GPIO access
163 -------------------------
164 Most GPIO controllers can be accessed with memory read/write instructions.
165 Those don't need to sleep, and can safely be done from inside hard
166 (nonthreaded) IRQ handlers and similar contexts.
167
168 Use the following calls to access such GPIOs,
169 for which gpio_cansleep() will always return false (see below)::
170
171         /* GPIO INPUT:  return zero or nonzero */
172         int gpio_get_value(unsigned gpio);
173
174         /* GPIO OUTPUT */
175         void gpio_set_value(unsigned gpio, int value);
176
177 The values are boolean, zero for low, nonzero for high.  When reading the
178 value of an output pin, the value returned should be what's seen on the
179 pin ... that won't always match the specified output value, because of
180 issues including open-drain signaling and output latencies.
181
182 The get/set calls have no error returns because "invalid GPIO" should have
183 been reported earlier from gpio_direction_*().  However, note that not all
184 platforms can read the value of output pins; those that can't should always
185 return zero.  Also, using these calls for GPIOs that can't safely be accessed
186 without sleeping (see below) is an error.
187
188 Platform-specific implementations are encouraged to optimize the two
189 calls to access the GPIO value in cases where the GPIO number (and for
190 output, value) are constant.  It's normal for them to need only a couple
191 of instructions in such cases (reading or writing a hardware register),
192 and not to need spinlocks.  Such optimized calls can make bitbanging
193 applications a lot more efficient (in both space and time) than spending
194 dozens of instructions on subroutine calls.
195
196
197 GPIO access that may sleep
198 --------------------------
199 Some GPIO controllers must be accessed using message based busses like I2C
200 or SPI.  Commands to read or write those GPIO values require waiting to
201 get to the head of a queue to transmit a command and get its response.
202 This requires sleeping, which can't be done from inside IRQ handlers.
203
204 Platforms that support this type of GPIO distinguish them from other GPIOs
205 by returning nonzero from this call (which requires a valid GPIO number,
206 which should have been previously allocated with gpio_request)::
207
208         int gpio_cansleep(unsigned gpio);
209
210 To access such GPIOs, a different set of accessors is defined::
211
212         /* GPIO INPUT:  return zero or nonzero, might sleep */
213         int gpio_get_value_cansleep(unsigned gpio);
214
215         /* GPIO OUTPUT, might sleep */
216         void gpio_set_value_cansleep(unsigned gpio, int value);
217
218
219 Accessing such GPIOs requires a context which may sleep,  for example
220 a threaded IRQ handler, and those accessors must be used instead of
221 spinlock-safe accessors without the cansleep() name suffix.
222
223 Other than the fact that these accessors might sleep, and will work
224 on GPIOs that can't be accessed from hardIRQ handlers, these calls act
225 the same as the spinlock-safe calls.
226
227 **IN ADDITION** calls to setup and configure such GPIOs must be made
228 from contexts which may sleep, since they may need to access the GPIO
229 controller chip too  (These setup calls are usually made from board
230 setup or driver probe/teardown code, so this is an easy constraint.)::
231
232                 gpio_direction_input()
233                 gpio_direction_output()
234                 gpio_request()
235
236         ##      gpio_request_one()
237         ##      gpio_request_array()
238         ##      gpio_free_array()
239
240                 gpio_free()
241
242
243 Claiming and Releasing GPIOs
244 ----------------------------
245 To help catch system configuration errors, two calls are defined::
246
247         /* request GPIO, returning 0 or negative errno.
248          * non-null labels may be useful for diagnostics.
249          */
250         int gpio_request(unsigned gpio, const char *label);
251
252         /* release previously-claimed GPIO */
253         void gpio_free(unsigned gpio);
254
255 Passing invalid GPIO numbers to gpio_request() will fail, as will requesting
256 GPIOs that have already been claimed with that call.  The return value of
257 gpio_request() must be checked.  You should normally issue these calls from
258 a task context.  However, for spinlock-safe GPIOs it's OK to request GPIOs
259 before tasking is enabled, as part of early board setup.
260
261 These calls serve two basic purposes.  One is marking the signals which
262 are actually in use as GPIOs, for better diagnostics; systems may have
263 several hundred potential GPIOs, but often only a dozen are used on any
264 given board.  Another is to catch conflicts, identifying errors when
265 (a) two or more drivers wrongly think they have exclusive use of that
266 signal, or (b) something wrongly believes it's safe to remove drivers
267 needed to manage a signal that's in active use.  That is, requesting a
268 GPIO can serve as a kind of lock.
269
270 Some platforms may also use knowledge about what GPIOs are active for
271 power management, such as by powering down unused chip sectors and, more
272 easily, gating off unused clocks.
273
274 For GPIOs that use pins known to the pinctrl subsystem, that subsystem should
275 be informed of their use; a gpiolib driver's .request() operation may call
276 pinctrl_gpio_request(), and a gpiolib driver's .free() operation may call
277 pinctrl_gpio_free(). The pinctrl subsystem allows a pinctrl_gpio_request()
278 to succeed concurrently with a pin or pingroup being "owned" by a device for
279 pin multiplexing.
280
281 Any programming of pin multiplexing hardware that is needed to route the
282 GPIO signal to the appropriate pin should occur within a GPIO driver's
283 .direction_input() or .direction_output() operations, and occur after any
284 setup of an output GPIO's value. This allows a glitch-free migration from a
285 pin's special function to GPIO. This is sometimes required when using a GPIO
286 to implement a workaround on signals typically driven by a non-GPIO HW block.
287
288 Some platforms allow some or all GPIO signals to be routed to different pins.
289 Similarly, other aspects of the GPIO or pin may need to be configured, such as
290 pullup/pulldown. Platform software should arrange that any such details are
291 configured prior to gpio_request() being called for those GPIOs, e.g. using
292 the pinctrl subsystem's mapping table, so that GPIO users need not be aware
293 of these details.
294
295 Also note that it's your responsibility to have stopped using a GPIO
296 before you free it.
297
298 Considering in most cases GPIOs are actually configured right after they
299 are claimed, three additional calls are defined::
300
301         /* request a single GPIO, with initial configuration specified by
302          * 'flags', identical to gpio_request() wrt other arguments and
303          * return value
304          */
305         int gpio_request_one(unsigned gpio, unsigned long flags, const char *label);
306
307         /* request multiple GPIOs in a single call
308          */
309         int gpio_request_array(struct gpio *array, size_t num);
310
311         /* release multiple GPIOs in a single call
312          */
313         void gpio_free_array(struct gpio *array, size_t num);
314
315 where 'flags' is currently defined to specify the following properties:
316
317         * GPIOF_DIR_IN          - to configure direction as input
318         * GPIOF_DIR_OUT         - to configure direction as output
319
320         * GPIOF_INIT_LOW        - as output, set initial level to LOW
321         * GPIOF_INIT_HIGH       - as output, set initial level to HIGH
322
323 since GPIOF_INIT_* are only valid when configured as output, so group valid
324 combinations as:
325
326         * GPIOF_IN              - configure as input
327         * GPIOF_OUT_INIT_LOW    - configured as output, initial level LOW
328         * GPIOF_OUT_INIT_HIGH   - configured as output, initial level HIGH
329
330 Further more, to ease the claim/release of multiple GPIOs, 'struct gpio' is
331 introduced to encapsulate all three fields as::
332
333         struct gpio {
334                 unsigned        gpio;
335                 unsigned long   flags;
336                 const char      *label;
337         };
338
339 A typical example of usage::
340
341         static struct gpio leds_gpios[] = {
342                 { 32, GPIOF_OUT_INIT_HIGH, "Power LED" }, /* default to ON */
343                 { 33, GPIOF_OUT_INIT_LOW,  "Green LED" }, /* default to OFF */
344                 { 34, GPIOF_OUT_INIT_LOW,  "Red LED"   }, /* default to OFF */
345                 { 35, GPIOF_OUT_INIT_LOW,  "Blue LED"  }, /* default to OFF */
346                 { ... },
347         };
348
349         err = gpio_request_one(31, GPIOF_IN, "Reset Button");
350         if (err)
351                 ...
352
353         err = gpio_request_array(leds_gpios, ARRAY_SIZE(leds_gpios));
354         if (err)
355                 ...
356
357         gpio_free_array(leds_gpios, ARRAY_SIZE(leds_gpios));
358
359
360 GPIOs mapped to IRQs
361 --------------------
362 GPIO numbers are unsigned integers; so are IRQ numbers.  These make up
363 two logically distinct namespaces (GPIO 0 need not use IRQ 0).  You can
364 map between them using calls like::
365
366         /* map GPIO numbers to IRQ numbers */
367         int gpio_to_irq(unsigned gpio);
368
369 Those return either the corresponding number in the other namespace, or
370 else a negative errno code if the mapping can't be done.  (For example,
371 some GPIOs can't be used as IRQs.)  It is an unchecked error to use a GPIO
372 number that wasn't set up as an input using gpio_direction_input(), or
373 to use an IRQ number that didn't originally come from gpio_to_irq().
374
375 These two mapping calls are expected to cost on the order of a single
376 addition or subtraction.  They're not allowed to sleep.
377
378 Non-error values returned from gpio_to_irq() can be passed to request_irq()
379 or free_irq().  They will often be stored into IRQ resources for platform
380 devices, by the board-specific initialization code.  Note that IRQ trigger
381 options are part of the IRQ interface, e.g. IRQF_TRIGGER_FALLING, as are
382 system wakeup capabilities.
383
384
385 Emulating Open Drain Signals
386 ----------------------------
387 Sometimes shared signals need to use "open drain" signaling, where only the
388 low signal level is actually driven.  (That term applies to CMOS transistors;
389 "open collector" is used for TTL.)  A pullup resistor causes the high signal
390 level.  This is sometimes called a "wire-AND"; or more practically, from the
391 negative logic (low=true) perspective this is a "wire-OR".
392
393 One common example of an open drain signal is a shared active-low IRQ line.
394 Also, bidirectional data bus signals sometimes use open drain signals.
395
396 Some GPIO controllers directly support open drain outputs; many don't.  When
397 you need open drain signaling but your hardware doesn't directly support it,
398 there's a common idiom you can use to emulate it with any GPIO pin that can
399 be used as either an input or an output:
400
401  LOW:   gpio_direction_output(gpio, 0) ... this drives the signal
402         and overrides the pullup.
403
404  HIGH:  gpio_direction_input(gpio) ... this turns off the output,
405         so the pullup (or some other device) controls the signal.
406
407 If you are "driving" the signal high but gpio_get_value(gpio) reports a low
408 value (after the appropriate rise time passes), you know some other component
409 is driving the shared signal low.  That's not necessarily an error.  As one
410 common example, that's how I2C clocks are stretched:  a slave that needs a
411 slower clock delays the rising edge of SCK, and the I2C master adjusts its
412 signaling rate accordingly.
413
414
415 GPIO controllers and the pinctrl subsystem
416 ------------------------------------------
417
418 A GPIO controller on a SOC might be tightly coupled with the pinctrl
419 subsystem, in the sense that the pins can be used by other functions
420 together with an optional gpio feature. We have already covered the
421 case where e.g. a GPIO controller need to reserve a pin or set the
422 direction of a pin by calling any of::
423
424   pinctrl_gpio_request()
425   pinctrl_gpio_free()
426   pinctrl_gpio_direction_input()
427   pinctrl_gpio_direction_output()
428
429 But how does the pin control subsystem cross-correlate the GPIO
430 numbers (which are a global business) to a certain pin on a certain
431 pin controller?
432
433 This is done by registering "ranges" of pins, which are essentially
434 cross-reference tables. These are described in
435 Documentation/driver-api/pin-control.rst
436
437 While the pin allocation is totally managed by the pinctrl subsystem,
438 gpio (under gpiolib) is still maintained by gpio drivers. It may happen
439 that different pin ranges in a SoC is managed by different gpio drivers.
440
441 This makes it logical to let gpio drivers announce their pin ranges to
442 the pin ctrl subsystem before it will call 'pinctrl_gpio_request' in order
443 to request the corresponding pin to be prepared by the pinctrl subsystem
444 before any gpio usage.
445
446 For this, the gpio controller can register its pin range with pinctrl
447 subsystem. There are two ways of doing it currently: with or without DT.
448
449 For with DT support refer to Documentation/devicetree/bindings/gpio/gpio.txt.
450
451 For non-DT support, user can call gpiochip_add_pin_range() with appropriate
452 parameters to register a range of gpio pins with a pinctrl driver. For this
453 exact name string of pinctrl device has to be passed as one of the
454 argument to this routine.
455
456
457 What do these conventions omit?
458 ===============================
459 One of the biggest things these conventions omit is pin multiplexing, since
460 this is highly chip-specific and nonportable.  One platform might not need
461 explicit multiplexing; another might have just two options for use of any
462 given pin; another might have eight options per pin; another might be able
463 to route a given GPIO to any one of several pins.  (Yes, those examples all
464 come from systems that run Linux today.)
465
466 Related to multiplexing is configuration and enabling of the pullups or
467 pulldowns integrated on some platforms.  Not all platforms support them,
468 or support them in the same way; and any given board might use external
469 pullups (or pulldowns) so that the on-chip ones should not be used.
470 (When a circuit needs 5 kOhm, on-chip 100 kOhm resistors won't do.)
471 Likewise drive strength (2 mA vs 20 mA) and voltage (1.8V vs 3.3V) is a
472 platform-specific issue, as are models like (not) having a one-to-one
473 correspondence between configurable pins and GPIOs.
474
475 There are other system-specific mechanisms that are not specified here,
476 like the aforementioned options for input de-glitching and wire-OR output.
477 Hardware may support reading or writing GPIOs in gangs, but that's usually
478 configuration dependent:  for GPIOs sharing the same bank.  (GPIOs are
479 commonly grouped in banks of 16 or 32, with a given SOC having several such
480 banks.)  Some systems can trigger IRQs from output GPIOs, or read values
481 from pins not managed as GPIOs.  Code relying on such mechanisms will
482 necessarily be nonportable.
483
484 Dynamic definition of GPIOs is not currently standard; for example, as
485 a side effect of configuring an add-on board with some GPIO expanders.
486
487
488 GPIO implementor's framework (OPTIONAL)
489 =======================================
490 As noted earlier, there is an optional implementation framework making it
491 easier for platforms to support different kinds of GPIO controller using
492 the same programming interface.  This framework is called "gpiolib".
493
494 As a debugging aid, if debugfs is available a /sys/kernel/debug/gpio file
495 will be found there.  That will list all the controllers registered through
496 this framework, and the state of the GPIOs currently in use.
497
498
499 Controller Drivers: gpio_chip
500 -----------------------------
501 In this framework each GPIO controller is packaged as a "struct gpio_chip"
502 with information common to each controller of that type:
503
504  - methods to establish GPIO direction
505  - methods used to access GPIO values
506  - flag saying whether calls to its methods may sleep
507  - optional debugfs dump method (showing extra state like pullup config)
508  - label for diagnostics
509
510 There is also per-instance data, which may come from device.platform_data:
511 the number of its first GPIO, and how many GPIOs it exposes.
512
513 The code implementing a gpio_chip should support multiple instances of the
514 controller, possibly using the driver model.  That code will configure each
515 gpio_chip and issue gpiochip_add().  Removing a GPIO controller should be
516 rare; use gpiochip_remove() when it is unavoidable.
517
518 Most often a gpio_chip is part of an instance-specific structure with state
519 not exposed by the GPIO interfaces, such as addressing, power management,
520 and more.  Chips such as codecs will have complex non-GPIO state.
521
522 Any debugfs dump method should normally ignore signals which haven't been
523 requested as GPIOs.  They can use gpiochip_is_requested(), which returns
524 either NULL or the label associated with that GPIO when it was requested.
525
526
527 Platform Support
528 ----------------
529 To force-enable this framework, a platform's Kconfig will "select" GPIOLIB,
530 else it is up to the user to configure support for GPIO.
531
532 If neither of these options are selected, the platform does not support
533 GPIOs through GPIO-lib and the code cannot be enabled by the user.
534
535 Trivial implementations of those functions can directly use framework
536 code, which always dispatches through the gpio_chip::
537
538   #define gpio_get_value        __gpio_get_value
539   #define gpio_set_value        __gpio_set_value
540   #define gpio_cansleep         __gpio_cansleep
541
542 Fancier implementations could instead define those as inline functions with
543 logic optimizing access to specific SOC-based GPIOs.  For example, if the
544 referenced GPIO is the constant "12", getting or setting its value could
545 cost as little as two or three instructions, never sleeping.  When such an
546 optimization is not possible those calls must delegate to the framework
547 code, costing at least a few dozen instructions.  For bitbanged I/O, such
548 instruction savings can be significant.
549
550 For SOCs, platform-specific code defines and registers gpio_chip instances
551 for each bank of on-chip GPIOs.  Those GPIOs should be numbered/labeled to
552 match chip vendor documentation, and directly match board schematics.  They
553 may well start at zero and go up to a platform-specific limit.  Such GPIOs
554 are normally integrated into platform initialization to make them always be
555 available, from arch_initcall() or earlier; they can often serve as IRQs.
556
557
558 Board Support
559 -------------
560 For external GPIO controllers -- such as I2C or SPI expanders, ASICs, multi
561 function devices, FPGAs or CPLDs -- most often board-specific code handles
562 registering controller devices and ensures that their drivers know what GPIO
563 numbers to use with gpiochip_add().  Their numbers often start right after
564 platform-specific GPIOs.
565
566 For example, board setup code could create structures identifying the range
567 of GPIOs that chip will expose, and passes them to each GPIO expander chip
568 using platform_data.  Then the chip driver's probe() routine could pass that
569 data to gpiochip_add().
570
571 Initialization order can be important.  For example, when a device relies on
572 an I2C-based GPIO, its probe() routine should only be called after that GPIO
573 becomes available.  That may mean the device should not be registered until
574 calls for that GPIO can work.  One way to address such dependencies is for
575 such gpio_chip controllers to provide setup() and teardown() callbacks to
576 board specific code; those board specific callbacks would register devices
577 once all the necessary resources are available, and remove them later when
578 the GPIO controller device becomes unavailable.
579
580
581 Sysfs Interface for Userspace (OPTIONAL)
582 ========================================
583 Platforms which use the "gpiolib" implementors framework may choose to
584 configure a sysfs user interface to GPIOs.  This is different from the
585 debugfs interface, since it provides control over GPIO direction and
586 value instead of just showing a gpio state summary.  Plus, it could be
587 present on production systems without debugging support.
588
589 Given appropriate hardware documentation for the system, userspace could
590 know for example that GPIO #23 controls the write protect line used to
591 protect boot loader segments in flash memory.  System upgrade procedures
592 may need to temporarily remove that protection, first importing a GPIO,
593 then changing its output state, then updating the code before re-enabling
594 the write protection.  In normal use, GPIO #23 would never be touched,
595 and the kernel would have no need to know about it.
596
597 Again depending on appropriate hardware documentation, on some systems
598 userspace GPIO can be used to determine system configuration data that
599 standard kernels won't know about.  And for some tasks, simple userspace
600 GPIO drivers could be all that the system really needs.
601
602 Note that standard kernel drivers exist for common "LEDs and Buttons"
603 GPIO tasks:  "leds-gpio" and "gpio_keys", respectively.  Use those
604 instead of talking directly to the GPIOs; they integrate with kernel
605 frameworks better than your userspace code could.
606
607
608 Paths in Sysfs
609 --------------
610 There are three kinds of entry in /sys/class/gpio:
611
612    -    Control interfaces used to get userspace control over GPIOs;
613
614    -    GPIOs themselves; and
615
616    -    GPIO controllers ("gpio_chip" instances).
617
618 That's in addition to standard files including the "device" symlink.
619
620 The control interfaces are write-only:
621
622     /sys/class/gpio/
623
624         "export" ... Userspace may ask the kernel to export control of
625                 a GPIO to userspace by writing its number to this file.
626
627                 Example:  "echo 19 > export" will create a "gpio19" node
628                 for GPIO #19, if that's not requested by kernel code.
629
630         "unexport" ... Reverses the effect of exporting to userspace.
631
632                 Example:  "echo 19 > unexport" will remove a "gpio19"
633                 node exported using the "export" file.
634
635 GPIO signals have paths like /sys/class/gpio/gpio42/ (for GPIO #42)
636 and have the following read/write attributes:
637
638     /sys/class/gpio/gpioN/
639
640         "direction" ... reads as either "in" or "out".  This value may
641                 normally be written.  Writing as "out" defaults to
642                 initializing the value as low.  To ensure glitch free
643                 operation, values "low" and "high" may be written to
644                 configure the GPIO as an output with that initial value.
645
646                 Note that this attribute *will not exist* if the kernel
647                 doesn't support changing the direction of a GPIO, or
648                 it was exported by kernel code that didn't explicitly
649                 allow userspace to reconfigure this GPIO's direction.
650
651         "value" ... reads as either 0 (low) or 1 (high).  If the GPIO
652                 is configured as an output, this value may be written;
653                 any nonzero value is treated as high.
654
655                 If the pin can be configured as interrupt-generating interrupt
656                 and if it has been configured to generate interrupts (see the
657                 description of "edge"), you can poll(2) on that file and
658                 poll(2) will return whenever the interrupt was triggered. If
659                 you use poll(2), set the events POLLPRI. If you use select(2),
660                 set the file descriptor in exceptfds. After poll(2) returns,
661                 either lseek(2) to the beginning of the sysfs file and read the
662                 new value or close the file and re-open it to read the value.
663
664         "edge" ... reads as either "none", "rising", "falling", or
665                 "both". Write these strings to select the signal edge(s)
666                 that will make poll(2) on the "value" file return.
667
668                 This file exists only if the pin can be configured as an
669                 interrupt generating input pin.
670
671         "active_low" ... reads as either 0 (false) or 1 (true).  Write
672                 any nonzero value to invert the value attribute both
673                 for reading and writing.  Existing and subsequent
674                 poll(2) support configuration via the edge attribute
675                 for "rising" and "falling" edges will follow this
676                 setting.
677
678 GPIO controllers have paths like /sys/class/gpio/gpiochip42/ (for the
679 controller implementing GPIOs starting at #42) and have the following
680 read-only attributes:
681
682     /sys/class/gpio/gpiochipN/
683
684         "base" ... same as N, the first GPIO managed by this chip
685
686         "label" ... provided for diagnostics (not always unique)
687
688         "ngpio" ... how many GPIOs this manges (N to N + ngpio - 1)
689
690 Board documentation should in most cases cover what GPIOs are used for
691 what purposes.  However, those numbers are not always stable; GPIOs on
692 a daughtercard might be different depending on the base board being used,
693 or other cards in the stack.  In such cases, you may need to use the
694 gpiochip nodes (possibly in conjunction with schematics) to determine
695 the correct GPIO number to use for a given signal.
696
697
698 API Reference
699 =============
700
701 The functions listed in this section are deprecated. The GPIO descriptor based
702 API should be used in new code.
703
704 .. kernel-doc:: drivers/gpio/gpiolib-legacy.c
705    :export: