pinctrl: GPIO direction support for muxing
[linux-2.6.git] / Documentation / pinctrl.txt
1 PINCTRL (PIN CONTROL) subsystem
2 This document outlines the pin control subsystem in Linux
3
4 This subsystem deals with:
5
6 - Enumerating and naming controllable pins
7
8 - Multiplexing of pins, pads, fingers (etc) see below for details
9
10 The intention is to also deal with:
11
12 - Software-controlled biasing and driving mode specific pins, such as
13   pull-up/down, open drain etc, load capacitance configuration when controlled
14   by software, etc.
15
16
17 Top-level interface
18 ===================
19
20 Definition of PIN CONTROLLER:
21
22 - A pin controller is a piece of hardware, usually a set of registers, that
23   can control PINs. It may be able to multiplex, bias, set load capacitance,
24   set drive strength etc for individual pins or groups of pins.
25
26 Definition of PIN:
27
28 - PINS are equal to pads, fingers, balls or whatever packaging input or
29   output line you want to control and these are denoted by unsigned integers
30   in the range 0..maxpin. This numberspace is local to each PIN CONTROLLER, so
31   there may be several such number spaces in a system. This pin space may
32   be sparse - i.e. there may be gaps in the space with numbers where no
33   pin exists.
34
35 When a PIN CONTROLLER is instantiated, it will register a descriptor to the
36 pin control framework, and this descriptor contains an array of pin descriptors
37 describing the pins handled by this specific pin controller.
38
39 Here is an example of a PGA (Pin Grid Array) chip seen from underneath:
40
41         A   B   C   D   E   F   G   H
42
43    8    o   o   o   o   o   o   o   o
44
45    7    o   o   o   o   o   o   o   o
46
47    6    o   o   o   o   o   o   o   o
48
49    5    o   o   o   o   o   o   o   o
50
51    4    o   o   o   o   o   o   o   o
52
53    3    o   o   o   o   o   o   o   o
54
55    2    o   o   o   o   o   o   o   o
56
57    1    o   o   o   o   o   o   o   o
58
59 To register a pin controller and name all the pins on this package we can do
60 this in our driver:
61
62 #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
63
64 const struct pinctrl_pin_desc foo_pins[] = {
65       PINCTRL_PIN(0, "A8"),
66       PINCTRL_PIN(1, "B8"),
67       PINCTRL_PIN(2, "C8"),
68       ...
69       PINCTRL_PIN(61, "F1"),
70       PINCTRL_PIN(62, "G1"),
71       PINCTRL_PIN(63, "H1"),
72 };
73
74 static struct pinctrl_desc foo_desc = {
75         .name = "foo",
76         .pins = foo_pins,
77         .npins = ARRAY_SIZE(foo_pins),
78         .maxpin = 63,
79         .owner = THIS_MODULE,
80 };
81
82 int __init foo_probe(void)
83 {
84         struct pinctrl_dev *pctl;
85
86         pctl = pinctrl_register(&foo_desc, <PARENT>, NULL);
87         if (IS_ERR(pctl))
88                 pr_err("could not register foo pin driver\n");
89 }
90
91 Pins usually have fancier names than this. You can find these in the dataheet
92 for your chip. Notice that the core pinctrl.h file provides a fancy macro
93 called PINCTRL_PIN() to create the struct entries. As you can see I enumerated
94 the pins from 0 in the upper left corner to 63 in the lower right corner.
95 This enumeration was arbitrarily chosen, in practice you need to think
96 through your numbering system so that it matches the layout of registers
97 and such things in your driver, or the code may become complicated. You must
98 also consider matching of offsets to the GPIO ranges that may be handled by
99 the pin controller.
100
101 For a padring with 467 pads, as opposed to actual pins, I used an enumeration
102 like this, walking around the edge of the chip, which seems to be industry
103 standard too (all these pads had names, too):
104
105
106      0 ..... 104
107    466        105
108      .        .
109      .        .
110    358        224
111     357 .... 225
112
113
114 Pin groups
115 ==========
116
117 Many controllers need to deal with groups of pins, so the pin controller
118 subsystem has a mechanism for enumerating groups of pins and retrieving the
119 actual enumerated pins that are part of a certain group.
120
121 For example, say that we have a group of pins dealing with an SPI interface
122 on { 0, 8, 16, 24 }, and a group of pins dealing with an I2C interface on pins
123 on { 24, 25 }.
124
125 These two groups are presented to the pin control subsystem by implementing
126 some generic pinctrl_ops like this:
127
128 #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
129
130 struct foo_group {
131         const char *name;
132         const unsigned int *pins;
133         const unsigned num_pins;
134 };
135
136 static const unsigned int spi0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };
137 static const unsigned int i2c0_pins[] = { 24, 25 };
138
139 static const struct foo_group foo_groups[] = {
140         {
141                 .name = "spi0_grp",
142                 .pins = spi0_pins,
143                 .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_pins),
144         },
145         {
146                 .name = "i2c0_grp",
147                 .pins = i2c0_pins,
148                 .num_pins = ARRAY_SIZE(i2c0_pins),
149         },
150 };
151
152
153 static int foo_list_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
154 {
155         if (selector >= ARRAY_SIZE(foo_groups))
156                 return -EINVAL;
157         return 0;
158 }
159
160 static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,
161                                        unsigned selector)
162 {
163         return foo_groups[selector].name;
164 }
165
166 static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
167                                unsigned ** const pins,
168                                unsigned * const num_pins)
169 {
170         *pins = (unsigned *) foo_groups[selector].pins;
171         *num_pins = foo_groups[selector].num_pins;
172         return 0;
173 }
174
175 static struct pinctrl_ops foo_pctrl_ops = {
176         .list_groups = foo_list_groups,
177         .get_group_name = foo_get_group_name,
178         .get_group_pins = foo_get_group_pins,
179 };
180
181
182 static struct pinctrl_desc foo_desc = {
183        ...
184        .pctlops = &foo_pctrl_ops,
185 };
186
187 The pin control subsystem will call the .list_groups() function repeatedly
188 beginning on 0 until it returns non-zero to determine legal selectors, then
189 it will call the other functions to retrieve the name and pins of the group.
190 Maintaining the data structure of the groups is up to the driver, this is
191 just a simple example - in practice you may need more entries in your group
192 structure, for example specific register ranges associated with each group
193 and so on.
194
195
196 Interaction with the GPIO subsystem
197 ===================================
198
199 The GPIO drivers may want to perform operations of various types on the same
200 physical pins that are also registered as pin controller pins.
201
202 Since the pin controller subsystem have its pinspace local to the pin
203 controller we need a mapping so that the pin control subsystem can figure out
204 which pin controller handles control of a certain GPIO pin. Since a single
205 pin controller may be muxing several GPIO ranges (typically SoCs that have
206 one set of pins but internally several GPIO silicon blocks, each modeled as
207 a struct gpio_chip) any number of GPIO ranges can be added to a pin controller
208 instance like this:
209
210 struct gpio_chip chip_a;
211 struct gpio_chip chip_b;
212
213 static struct pinctrl_gpio_range gpio_range_a = {
214         .name = "chip a",
215         .id = 0,
216         .base = 32,
217         .pin_base = 32,
218         .npins = 16,
219         .gc = &chip_a;
220 };
221
222 static struct pinctrl_gpio_range gpio_range_b = {
223         .name = "chip b",
224         .id = 0,
225         .base = 48,
226         .pin_base = 64,
227         .npins = 8,
228         .gc = &chip_b;
229 };
230
231 {
232         struct pinctrl_dev *pctl;
233         ...
234         pinctrl_add_gpio_range(pctl, &gpio_range_a);
235         pinctrl_add_gpio_range(pctl, &gpio_range_b);
236 }
237
238 So this complex system has one pin controller handling two different
239 GPIO chips. "chip a" has 16 pins and "chip b" has 8 pins. The "chip a" and
240 "chip b" have different .pin_base, which means a start pin number of the
241 GPIO range.
242
243 The GPIO range of "chip a" starts from the GPIO base of 32 and actual
244 pin range also starts from 32. However "chip b" has different starting
245 offset for the GPIO range and pin range. The GPIO range of "chip b" starts
246 from GPIO number 48, while the pin range of "chip b" starts from 64.
247
248 We can convert a gpio number to actual pin number using this "pin_base".
249 They are mapped in the global GPIO pin space at:
250
251 chip a:
252  - GPIO range : [32 .. 47]
253  - pin range  : [32 .. 47]
254 chip b:
255  - GPIO range : [48 .. 55]
256  - pin range  : [64 .. 71]
257
258 When GPIO-specific functions in the pin control subsystem are called, these
259 ranges will be used to look up the appropriate pin controller by inspecting
260 and matching the pin to the pin ranges across all controllers. When a
261 pin controller handling the matching range is found, GPIO-specific functions
262 will be called on that specific pin controller.
263
264 For all functionalities dealing with pin biasing, pin muxing etc, the pin
265 controller subsystem will subtract the range's .base offset from the passed
266 in gpio number, and add the ranges's .pin_base offset to retrive a pin number.
267 After that, the subsystem passes it on to the pin control driver, so the driver
268 will get an pin number into its handled number range. Further it is also passed
269 the range ID value, so that the pin controller knows which range it should
270 deal with.
271
272 PINMUX interfaces
273 =================
274
275 These calls use the pinmux_* naming prefix.  No other calls should use that
276 prefix.
277
278
279 What is pinmuxing?
280 ==================
281
282 PINMUX, also known as padmux, ballmux, alternate functions or mission modes
283 is a way for chip vendors producing some kind of electrical packages to use
284 a certain physical pin (ball, pad, finger, etc) for multiple mutually exclusive
285 functions, depending on the application. By "application" in this context
286 we usually mean a way of soldering or wiring the package into an electronic
287 system, even though the framework makes it possible to also change the function
288 at runtime.
289
290 Here is an example of a PGA (Pin Grid Array) chip seen from underneath:
291
292         A   B   C   D   E   F   G   H
293       +---+
294    8  | o | o   o   o   o   o   o   o
295       |   |
296    7  | o | o   o   o   o   o   o   o
297       |   |
298    6  | o | o   o   o   o   o   o   o
299       +---+---+
300    5  | o | o | o   o   o   o   o   o
301       +---+---+               +---+
302    4    o   o   o   o   o   o | o | o
303                               |   |
304    3    o   o   o   o   o   o | o | o
305                               |   |
306    2    o   o   o   o   o   o | o | o
307       +-------+-------+-------+---+---+
308    1  | o   o | o   o | o   o | o | o |
309       +-------+-------+-------+---+---+
310
311 This is not tetris. The game to think of is chess. Not all PGA/BGA packages
312 are chessboard-like, big ones have "holes" in some arrangement according to
313 different design patterns, but we're using this as a simple example. Of the
314 pins you see some will be taken by things like a few VCC and GND to feed power
315 to the chip, and quite a few will be taken by large ports like an external
316 memory interface. The remaining pins will often be subject to pin multiplexing.
317
318 The example 8x8 PGA package above will have pin numbers 0 thru 63 assigned to
319 its physical pins. It will name the pins { A1, A2, A3 ... H6, H7, H8 } using
320 pinctrl_register_pins() and a suitable data set as shown earlier.
321
322 In this 8x8 BGA package the pins { A8, A7, A6, A5 } can be used as an SPI port
323 (these are four pins: CLK, RXD, TXD, FRM). In that case, pin B5 can be used as
324 some general-purpose GPIO pin. However, in another setting, pins { A5, B5 } can
325 be used as an I2C port (these are just two pins: SCL, SDA). Needless to say,
326 we cannot use the SPI port and I2C port at the same time. However in the inside
327 of the package the silicon performing the SPI logic can alternatively be routed
328 out on pins { G4, G3, G2, G1 }.
329
330 On the botton row at { A1, B1, C1, D1, E1, F1, G1, H1 } we have something
331 special - it's an external MMC bus that can be 2, 4 or 8 bits wide, and it will
332 consume 2, 4 or 8 pins respectively, so either { A1, B1 } are taken or
333 { A1, B1, C1, D1 } or all of them. If we use all 8 bits, we cannot use the SPI
334 port on pins { G4, G3, G2, G1 } of course.
335
336 This way the silicon blocks present inside the chip can be multiplexed "muxed"
337 out on different pin ranges. Often contemporary SoC (systems on chip) will
338 contain several I2C, SPI, SDIO/MMC, etc silicon blocks that can be routed to
339 different pins by pinmux settings.
340
341 Since general-purpose I/O pins (GPIO) are typically always in shortage, it is
342 common to be able to use almost any pin as a GPIO pin if it is not currently
343 in use by some other I/O port.
344
345
346 Pinmux conventions
347 ==================
348
349 The purpose of the pinmux functionality in the pin controller subsystem is to
350 abstract and provide pinmux settings to the devices you choose to instantiate
351 in your machine configuration. It is inspired by the clk, GPIO and regulator
352 subsystems, so devices will request their mux setting, but it's also possible
353 to request a single pin for e.g. GPIO.
354
355 Definitions:
356
357 - FUNCTIONS can be switched in and out by a driver residing with the pin
358   control subsystem in the drivers/pinctrl/* directory of the kernel. The
359   pin control driver knows the possible functions. In the example above you can
360   identify three pinmux functions, one for spi, one for i2c and one for mmc.
361
362 - FUNCTIONS are assumed to be enumerable from zero in a one-dimensional array.
363   In this case the array could be something like: { spi0, i2c0, mmc0 }
364   for the three available functions.
365
366 - FUNCTIONS have PIN GROUPS as defined on the generic level - so a certain
367   function is *always* associated with a certain set of pin groups, could
368   be just a single one, but could also be many. In the example above the
369   function i2c is associated with the pins { A5, B5 }, enumerated as
370   { 24, 25 } in the controller pin space.
371
372   The Function spi is associated with pin groups { A8, A7, A6, A5 }
373   and { G4, G3, G2, G1 }, which are enumerated as { 0, 8, 16, 24 } and
374   { 38, 46, 54, 62 } respectively.
375
376   Group names must be unique per pin controller, no two groups on the same
377   controller may have the same name.
378
379 - The combination of a FUNCTION and a PIN GROUP determine a certain function
380   for a certain set of pins. The knowledge of the functions and pin groups
381   and their machine-specific particulars are kept inside the pinmux driver,
382   from the outside only the enumerators are known, and the driver core can:
383
384   - Request the name of a function with a certain selector (>= 0)
385   - A list of groups associated with a certain function
386   - Request that a certain group in that list to be activated for a certain
387     function
388
389   As already described above, pin groups are in turn self-descriptive, so
390   the core will retrieve the actual pin range in a certain group from the
391   driver.
392
393 - FUNCTIONS and GROUPS on a certain PIN CONTROLLER are MAPPED to a certain
394   device by the board file, device tree or similar machine setup configuration
395   mechanism, similar to how regulators are connected to devices, usually by
396   name. Defining a pin controller, function and group thus uniquely identify
397   the set of pins to be used by a certain device. (If only one possible group
398   of pins is available for the function, no group name need to be supplied -
399   the core will simply select the first and only group available.)
400
401   In the example case we can define that this particular machine shall
402   use device spi0 with pinmux function fspi0 group gspi0 and i2c0 on function
403   fi2c0 group gi2c0, on the primary pin controller, we get mappings
404   like these:
405
406   {
407     {"map-spi0", spi0, pinctrl0, fspi0, gspi0},
408     {"map-i2c0", i2c0, pinctrl0, fi2c0, gi2c0}
409   }
410
411   Every map must be assigned a symbolic name, pin controller and function.
412   The group is not compulsory - if it is omitted the first group presented by
413   the driver as applicable for the function will be selected, which is
414   useful for simple cases.
415
416   The device name is present in map entries tied to specific devices. Maps
417   without device names are referred to as SYSTEM pinmuxes, such as can be taken
418   by the machine implementation on boot and not tied to any specific device.
419
420   It is possible to map several groups to the same combination of device,
421   pin controller and function. This is for cases where a certain function on
422   a certain pin controller may use different sets of pins in different
423   configurations.
424
425 - PINS for a certain FUNCTION using a certain PIN GROUP on a certain
426   PIN CONTROLLER are provided on a first-come first-serve basis, so if some
427   other device mux setting or GPIO pin request has already taken your physical
428   pin, you will be denied the use of it. To get (activate) a new setting, the
429   old one has to be put (deactivated) first.
430
431 Sometimes the documentation and hardware registers will be oriented around
432 pads (or "fingers") rather than pins - these are the soldering surfaces on the
433 silicon inside the package, and may or may not match the actual number of
434 pins/balls underneath the capsule. Pick some enumeration that makes sense to
435 you. Define enumerators only for the pins you can control if that makes sense.
436
437 Assumptions:
438
439 We assume that the number of possible function maps to pin groups is limited by
440 the hardware. I.e. we assume that there is no system where any function can be
441 mapped to any pin, like in a phone exchange. So the available pins groups for
442 a certain function will be limited to a few choices (say up to eight or so),
443 not hundreds or any amount of choices. This is the characteristic we have found
444 by inspecting available pinmux hardware, and a necessary assumption since we
445 expect pinmux drivers to present *all* possible function vs pin group mappings
446 to the subsystem.
447
448
449 Pinmux drivers
450 ==============
451
452 The pinmux core takes care of preventing conflicts on pins and calling
453 the pin controller driver to execute different settings.
454
455 It is the responsibility of the pinmux driver to impose further restrictions
456 (say for example infer electronic limitations due to load etc) to determine
457 whether or not the requested function can actually be allowed, and in case it
458 is possible to perform the requested mux setting, poke the hardware so that
459 this happens.
460
461 Pinmux drivers are required to supply a few callback functions, some are
462 optional. Usually the enable() and disable() functions are implemented,
463 writing values into some certain registers to activate a certain mux setting
464 for a certain pin.
465
466 A simple driver for the above example will work by setting bits 0, 1, 2, 3 or 4
467 into some register named MUX to select a certain function with a certain
468 group of pins would work something like this:
469
470 #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
471 #include <linux/pinctrl/pinmux.h>
472
473 struct foo_group {
474         const char *name;
475         const unsigned int *pins;
476         const unsigned num_pins;
477 };
478
479 static const unsigned spi0_0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };
480 static const unsigned spi0_1_pins[] = { 38, 46, 54, 62 };
481 static const unsigned i2c0_pins[] = { 24, 25 };
482 static const unsigned mmc0_1_pins[] = { 56, 57 };
483 static const unsigned mmc0_2_pins[] = { 58, 59 };
484 static const unsigned mmc0_3_pins[] = { 60, 61, 62, 63 };
485
486 static const struct foo_group foo_groups[] = {
487         {
488                 .name = "spi0_0_grp",
489                 .pins = spi0_0_pins,
490                 .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_0_pins),
491         },
492         {
493                 .name = "spi0_1_grp",
494                 .pins = spi0_1_pins,
495                 .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_1_pins),
496         },
497         {
498                 .name = "i2c0_grp",
499                 .pins = i2c0_pins,
500                 .num_pins = ARRAY_SIZE(i2c0_pins),
501         },
502         {
503                 .name = "mmc0_1_grp",
504                 .pins = mmc0_1_pins,
505                 .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_1_pins),
506         },
507         {
508                 .name = "mmc0_2_grp",
509                 .pins = mmc0_2_pins,
510                 .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_2_pins),
511         },
512         {
513                 .name = "mmc0_3_grp",
514                 .pins = mmc0_3_pins,
515                 .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_3_pins),
516         },
517 };
518
519
520 static int foo_list_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
521 {
522         if (selector >= ARRAY_SIZE(foo_groups))
523                 return -EINVAL;
524         return 0;
525 }
526
527 static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,
528                                        unsigned selector)
529 {
530         return foo_groups[selector].name;
531 }
532
533 static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
534                                unsigned ** const pins,
535                                unsigned * const num_pins)
536 {
537         *pins = (unsigned *) foo_groups[selector].pins;
538         *num_pins = foo_groups[selector].num_pins;
539         return 0;
540 }
541
542 static struct pinctrl_ops foo_pctrl_ops = {
543         .list_groups = foo_list_groups,
544         .get_group_name = foo_get_group_name,
545         .get_group_pins = foo_get_group_pins,
546 };
547
548 struct foo_pmx_func {
549         const char *name;
550         const char * const *groups;
551         const unsigned num_groups;
552 };
553
554 static const char * const spi0_groups[] = { "spi0_1_grp" };
555 static const char * const i2c0_groups[] = { "i2c0_grp" };
556 static const char * const mmc0_groups[] = { "mmc0_1_grp", "mmc0_2_grp",
557                                         "mmc0_3_grp" };
558
559 static const struct foo_pmx_func foo_functions[] = {
560         {
561                 .name = "spi0",
562                 .groups = spi0_groups,
563                 .num_groups = ARRAY_SIZE(spi0_groups),
564         },
565         {
566                 .name = "i2c0",
567                 .groups = i2c0_groups,
568                 .num_groups = ARRAY_SIZE(i2c0_groups),
569         },
570         {
571                 .name = "mmc0",
572                 .groups = mmc0_groups,
573                 .num_groups = ARRAY_SIZE(mmc0_groups),
574         },
575 };
576
577 int foo_list_funcs(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
578 {
579         if (selector >= ARRAY_SIZE(foo_functions))
580                 return -EINVAL;
581         return 0;
582 }
583
584 const char *foo_get_fname(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
585 {
586         return foo_functions[selector].name;
587 }
588
589 static int foo_get_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
590                           const char * const **groups,
591                           unsigned * const num_groups)
592 {
593         *groups = foo_functions[selector].groups;
594         *num_groups = foo_functions[selector].num_groups;
595         return 0;
596 }
597
598 int foo_enable(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
599                 unsigned group)
600 {
601         u8 regbit = (1 << selector + group);
602
603         writeb((readb(MUX)|regbit), MUX)
604         return 0;
605 }
606
607 void foo_disable(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
608                 unsigned group)
609 {
610         u8 regbit = (1 << selector + group);
611
612         writeb((readb(MUX) & ~(regbit)), MUX)
613         return 0;
614 }
615
616 struct pinmux_ops foo_pmxops = {
617         .list_functions = foo_list_funcs,
618         .get_function_name = foo_get_fname,
619         .get_function_groups = foo_get_groups,
620         .enable = foo_enable,
621         .disable = foo_disable,
622 };
623
624 /* Pinmux operations are handled by some pin controller */
625 static struct pinctrl_desc foo_desc = {
626         ...
627         .pctlops = &foo_pctrl_ops,
628         .pmxops = &foo_pmxops,
629 };
630
631 In the example activating muxing 0 and 1 at the same time setting bits
632 0 and 1, uses one pin in common so they would collide.
633
634 The beauty of the pinmux subsystem is that since it keeps track of all
635 pins and who is using them, it will already have denied an impossible
636 request like that, so the driver does not need to worry about such
637 things - when it gets a selector passed in, the pinmux subsystem makes
638 sure no other device or GPIO assignment is already using the selected
639 pins. Thus bits 0 and 1 in the control register will never be set at the
640 same time.
641
642 All the above functions are mandatory to implement for a pinmux driver.
643
644
645 Pinmux interaction with the GPIO subsystem
646 ==========================================
647
648 The public pinmux API contains two functions named pinmux_request_gpio()
649 and pinmux_free_gpio(). These two functions shall *ONLY* be called from
650 gpiolib-based drivers as part of their gpio_request() and
651 gpio_free() semantics. Likewise the pinmux_gpio_direction_[input|output]
652 shall only be called from within respective gpio_direction_[input|output]
653 gpiolib implementation.
654
655 NOTE that platforms and individual drivers shall *NOT* request GPIO pins to be
656 muxed in. Instead, implement a proper gpiolib driver and have that driver
657 request proper muxing for its pins.
658
659 The function list could become long, especially if you can convert every
660 individual pin into a GPIO pin independent of any other pins, and then try
661 the approach to define every pin as a function.
662
663 In this case, the function array would become 64 entries for each GPIO
664 setting and then the device functions.
665
666 For this reason there are two functions a pinmux driver can implement
667 to enable only GPIO on an individual pin: .gpio_request_enable() and
668 .gpio_disable_free().
669
670 This function will pass in the affected GPIO range identified by the pin
671 controller core, so you know which GPIO pins are being affected by the request
672 operation.
673
674 If your driver needs to have an indication from the framework of whether the
675 GPIO pin shall be used for input or output you can implement the
676 .gpio_set_direction() function. As described this shall be called from the
677 gpiolib driver and the affected GPIO range, pin offset and desired direction
678 will be passed along to this function.
679
680 Alternatively to using these special functions, it is fully allowed to use
681 named functions for each GPIO pin, the pinmux_request_gpio() will attempt to
682 obtain the function "gpioN" where "N" is the global GPIO pin number if no
683 special GPIO-handler is registered.
684
685
686 Pinmux board/machine configuration
687 ==================================
688
689 Boards and machines define how a certain complete running system is put
690 together, including how GPIOs and devices are muxed, how regulators are
691 constrained and how the clock tree looks. Of course pinmux settings are also
692 part of this.
693
694 A pinmux config for a machine looks pretty much like a simple regulator
695 configuration, so for the example array above we want to enable i2c and
696 spi on the second function mapping:
697
698 #include <linux/pinctrl/machine.h>
699
700 static const struct pinmux_map pmx_mapping[] = {
701         {
702                 .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
703                 .function = "spi0",
704                 .dev_name = "foo-spi.0",
705         },
706         {
707                 .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
708                 .function = "i2c0",
709                 .dev_name = "foo-i2c.0",
710         },
711         {
712                 .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
713                 .function = "mmc0",
714                 .dev_name = "foo-mmc.0",
715         },
716 };
717
718 The dev_name here matches to the unique device name that can be used to look
719 up the device struct (just like with clockdev or regulators). The function name
720 must match a function provided by the pinmux driver handling this pin range.
721
722 As you can see we may have several pin controllers on the system and thus
723 we need to specify which one of them that contain the functions we wish
724 to map. The map can also use struct device * directly, so there is no
725 inherent need to use strings to specify .dev_name or .ctrl_dev_name, these
726 are for the situation where you do not have a handle to the struct device *,
727 for example if they are not yet instantiated or cumbersome to obtain.
728
729 You register this pinmux mapping to the pinmux subsystem by simply:
730
731        ret = pinmux_register_mappings(pmx_mapping, ARRAY_SIZE(pmx_mapping));
732
733 Since the above construct is pretty common there is a helper macro to make
734 it even more compact which assumes you want to use pinctrl.0 and position
735 0 for mapping, for example:
736
737 static struct pinmux_map pmx_mapping[] = {
738        PINMUX_MAP_PRIMARY("I2CMAP", "i2c0", "foo-i2c.0"),
739 };
740
741
742 Complex mappings
743 ================
744
745 As it is possible to map a function to different groups of pins an optional
746 .group can be specified like this:
747
748 ...
749 {
750         .name = "spi0-pos-A",
751         .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
752         .function = "spi0",
753         .group = "spi0_0_grp",
754         .dev_name = "foo-spi.0",
755 },
756 {
757         .name = "spi0-pos-B",
758         .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
759         .function = "spi0",
760         .group = "spi0_1_grp",
761         .dev_name = "foo-spi.0",
762 },
763 ...
764
765 This example mapping is used to switch between two positions for spi0 at
766 runtime, as described further below under the heading "Runtime pinmuxing".
767
768 Further it is possible to match several groups of pins to the same function
769 for a single device, say for example in the mmc0 example above, where you can
770 additively expand the mmc0 bus from 2 to 4 to 8 pins. If we want to use all
771 three groups for a total of 2+2+4 = 8 pins (for an 8-bit MMC bus as is the
772 case), we define a mapping like this:
773
774 ...
775 {
776         .name "2bit"
777         .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
778         .function = "mmc0",
779         .group = "mmc0_1_grp",
780         .dev_name = "foo-mmc.0",
781 },
782 {
783         .name "4bit"
784         .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
785         .function = "mmc0",
786         .group = "mmc0_1_grp",
787         .dev_name = "foo-mmc.0",
788 },
789 {
790         .name "4bit"
791         .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
792         .function = "mmc0",
793         .group = "mmc0_2_grp",
794         .dev_name = "foo-mmc.0",
795 },
796 {
797         .name "8bit"
798         .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
799         .function = "mmc0",
800         .group = "mmc0_1_grp",
801         .dev_name = "foo-mmc.0",
802 },
803 {
804         .name "8bit"
805         .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
806         .function = "mmc0",
807         .group = "mmc0_2_grp",
808         .dev_name = "foo-mmc.0",
809 },
810 {
811         .name "8bit"
812         .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
813         .function = "mmc0",
814         .group = "mmc0_3_grp",
815         .dev_name = "foo-mmc.0",
816 },
817 ...
818
819 The result of grabbing this mapping from the device with something like
820 this (see next paragraph):
821
822         pmx = pinmux_get(&device, "8bit");
823
824 Will be that you activate all the three bottom records in the mapping at
825 once. Since they share the same name, pin controller device, funcion and
826 device, and since we allow multiple groups to match to a single device, they
827 all get selected, and they all get enabled and disable simultaneously by the
828 pinmux core.
829
830
831 Pinmux requests from drivers
832 ============================
833
834 Generally it is discouraged to let individual drivers get and enable pinmuxes.
835 So if possible, handle the pinmuxes in platform code or some other place where
836 you have access to all the affected struct device * pointers. In some cases
837 where a driver needs to switch between different mux mappings at runtime
838 this is not possible.
839
840 A driver may request a certain mux to be activated, usually just the default
841 mux like this:
842
843 #include <linux/pinctrl/pinmux.h>
844
845 struct foo_state {
846        struct pinmux *pmx;
847        ...
848 };
849
850 foo_probe()
851 {
852         /* Allocate a state holder named "state" etc */
853         struct pinmux pmx;
854
855         pmx = pinmux_get(&device, NULL);
856         if IS_ERR(pmx)
857                 return PTR_ERR(pmx);
858         pinmux_enable(pmx);
859
860         state->pmx = pmx;
861 }
862
863 foo_remove()
864 {
865         pinmux_disable(state->pmx);
866         pinmux_put(state->pmx);
867 }
868
869 If you want to grab a specific mux mapping and not just the first one found for
870 this device you can specify a specific mapping name, for example in the above
871 example the second i2c0 setting: pinmux_get(&device, "spi0-pos-B");
872
873 This get/enable/disable/put sequence can just as well be handled by bus drivers
874 if you don't want each and every driver to handle it and you know the
875 arrangement on your bus.
876
877 The semantics of the get/enable respective disable/put is as follows:
878
879 - pinmux_get() is called in process context to reserve the pins affected with
880   a certain mapping and set up the pinmux core and the driver. It will allocate
881   a struct from the kernel memory to hold the pinmux state.
882
883 - pinmux_enable()/pinmux_disable() is quick and can be called from fastpath
884   (irq context) when you quickly want to set up/tear down the hardware muxing
885   when running a device driver. Usually it will just poke some values into a
886   register.
887
888 - pinmux_disable() is called in process context to tear down the pin requests
889   and release the state holder struct for the mux setting.
890
891 Usually the pinmux core handled the get/put pair and call out to the device
892 drivers bookkeeping operations, like checking available functions and the
893 associated pins, whereas the enable/disable pass on to the pin controller
894 driver which takes care of activating and/or deactivating the mux setting by
895 quickly poking some registers.
896
897 The pins are allocated for your device when you issue the pinmux_get() call,
898 after this you should be able to see this in the debugfs listing of all pins.
899
900
901 System pinmux hogging
902 =====================
903
904 A system pinmux map entry, i.e. a pinmux setting that does not have a device
905 associated with it, can be hogged by the core when the pin controller is
906 registered. This means that the core will attempt to call pinmux_get() and
907 pinmux_enable() on it immediately after the pin control device has been
908 registered.
909
910 This is enabled by simply setting the .hog_on_boot field in the map to true,
911 like this:
912
913 {
914         .name "POWERMAP"
915         .ctrl_dev_name = "pinctrl.0",
916         .function = "power_func",
917         .hog_on_boot = true,
918 },
919
920 Since it may be common to request the core to hog a few always-applicable
921 mux settings on the primary pin controller, there is a convenience macro for
922 this:
923
924 PINMUX_MAP_PRIMARY_SYS_HOG("POWERMAP", "power_func")
925
926 This gives the exact same result as the above construction.
927
928
929 Runtime pinmuxing
930 =================
931
932 It is possible to mux a certain function in and out at runtime, say to move
933 an SPI port from one set of pins to another set of pins. Say for example for
934 spi0 in the example above, we expose two different groups of pins for the same
935 function, but with different named in the mapping as described under
936 "Advanced mapping" above. So we have two mappings named "spi0-pos-A" and
937 "spi0-pos-B".
938
939 This snippet first muxes the function in the pins defined by group A, enables
940 it, disables and releases it, and muxes it in on the pins defined by group B:
941
942 foo_switch()
943 {
944         struct pinmux pmx;
945
946         /* Enable on position A */
947         pmx = pinmux_get(&device, "spi0-pos-A");
948         if IS_ERR(pmx)
949                 return PTR_ERR(pmx);
950         pinmux_enable(pmx);
951
952         /* This releases the pins again */
953         pinmux_disable(pmx);
954         pinmux_put(pmx);
955
956         /* Enable on position B */
957         pmx = pinmux_get(&device, "spi0-pos-B");
958         if IS_ERR(pmx)
959                 return PTR_ERR(pmx);
960         pinmux_enable(pmx);
961         ...
962 }
963
964 The above has to be done from process context.