]> git.karo-electronics.de Git - mv-sheeva.git/blob - Documentation/pinctrl.txt
pinctrl: API changes to support multiple states per device
[mv-sheeva.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 - Configuration of pins, pads, fingers (etc), such as software-controlled
11   biasing and driving mode specific pins, such as pull-up/down, open drain,
12   load capacitance etc.
13
14 Top-level interface
15 ===================
16
17 Definition of PIN CONTROLLER:
18
19 - A pin controller is a piece of hardware, usually a set of registers, that
20   can control PINs. It may be able to multiplex, bias, set load capacitance,
21   set drive strength etc for individual pins or groups of pins.
22
23 Definition of PIN:
24
25 - PINS are equal to pads, fingers, balls or whatever packaging input or
26   output line you want to control and these are denoted by unsigned integers
27   in the range 0..maxpin. This numberspace is local to each PIN CONTROLLER, so
28   there may be several such number spaces in a system. This pin space may
29   be sparse - i.e. there may be gaps in the space with numbers where no
30   pin exists.
31
32 When a PIN CONTROLLER is instantiated, it will register a descriptor to the
33 pin control framework, and this descriptor contains an array of pin descriptors
34 describing the pins handled by this specific pin controller.
35
36 Here is an example of a PGA (Pin Grid Array) chip seen from underneath:
37
38         A   B   C   D   E   F   G   H
39
40    8    o   o   o   o   o   o   o   o
41
42    7    o   o   o   o   o   o   o   o
43
44    6    o   o   o   o   o   o   o   o
45
46    5    o   o   o   o   o   o   o   o
47
48    4    o   o   o   o   o   o   o   o
49
50    3    o   o   o   o   o   o   o   o
51
52    2    o   o   o   o   o   o   o   o
53
54    1    o   o   o   o   o   o   o   o
55
56 To register a pin controller and name all the pins on this package we can do
57 this in our driver:
58
59 #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
60
61 const struct pinctrl_pin_desc foo_pins[] = {
62       PINCTRL_PIN(0, "A8"),
63       PINCTRL_PIN(1, "B8"),
64       PINCTRL_PIN(2, "C8"),
65       ...
66       PINCTRL_PIN(61, "F1"),
67       PINCTRL_PIN(62, "G1"),
68       PINCTRL_PIN(63, "H1"),
69 };
70
71 static struct pinctrl_desc foo_desc = {
72         .name = "foo",
73         .pins = foo_pins,
74         .npins = ARRAY_SIZE(foo_pins),
75         .maxpin = 63,
76         .owner = THIS_MODULE,
77 };
78
79 int __init foo_probe(void)
80 {
81         struct pinctrl_dev *pctl;
82
83         pctl = pinctrl_register(&foo_desc, <PARENT>, NULL);
84         if (IS_ERR(pctl))
85                 pr_err("could not register foo pin driver\n");
86 }
87
88 To enable the pinctrl subsystem and the subgroups for PINMUX and PINCONF and
89 selected drivers, you need to select them from your machine's Kconfig entry,
90 since these are so tightly integrated with the machines they are used on.
91 See for example arch/arm/mach-u300/Kconfig for an example.
92
93 Pins usually have fancier names than this. You can find these in the dataheet
94 for your chip. Notice that the core pinctrl.h file provides a fancy macro
95 called PINCTRL_PIN() to create the struct entries. As you can see I enumerated
96 the pins from 0 in the upper left corner to 63 in the lower right corner.
97 This enumeration was arbitrarily chosen, in practice you need to think
98 through your numbering system so that it matches the layout of registers
99 and such things in your driver, or the code may become complicated. You must
100 also consider matching of offsets to the GPIO ranges that may be handled by
101 the pin controller.
102
103 For a padring with 467 pads, as opposed to actual pins, I used an enumeration
104 like this, walking around the edge of the chip, which seems to be industry
105 standard too (all these pads had names, too):
106
107
108      0 ..... 104
109    466        105
110      .        .
111      .        .
112    358        224
113     357 .... 225
114
115
116 Pin groups
117 ==========
118
119 Many controllers need to deal with groups of pins, so the pin controller
120 subsystem has a mechanism for enumerating groups of pins and retrieving the
121 actual enumerated pins that are part of a certain group.
122
123 For example, say that we have a group of pins dealing with an SPI interface
124 on { 0, 8, 16, 24 }, and a group of pins dealing with an I2C interface on pins
125 on { 24, 25 }.
126
127 These two groups are presented to the pin control subsystem by implementing
128 some generic pinctrl_ops like this:
129
130 #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
131
132 struct foo_group {
133         const char *name;
134         const unsigned int *pins;
135         const unsigned num_pins;
136 };
137
138 static const unsigned int spi0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };
139 static const unsigned int i2c0_pins[] = { 24, 25 };
140
141 static const struct foo_group foo_groups[] = {
142         {
143                 .name = "spi0_grp",
144                 .pins = spi0_pins,
145                 .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_pins),
146         },
147         {
148                 .name = "i2c0_grp",
149                 .pins = i2c0_pins,
150                 .num_pins = ARRAY_SIZE(i2c0_pins),
151         },
152 };
153
154
155 static int foo_list_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
156 {
157         if (selector >= ARRAY_SIZE(foo_groups))
158                 return -EINVAL;
159         return 0;
160 }
161
162 static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,
163                                        unsigned selector)
164 {
165         return foo_groups[selector].name;
166 }
167
168 static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
169                                unsigned ** const pins,
170                                unsigned * const num_pins)
171 {
172         *pins = (unsigned *) foo_groups[selector].pins;
173         *num_pins = foo_groups[selector].num_pins;
174         return 0;
175 }
176
177 static struct pinctrl_ops foo_pctrl_ops = {
178         .list_groups = foo_list_groups,
179         .get_group_name = foo_get_group_name,
180         .get_group_pins = foo_get_group_pins,
181 };
182
183
184 static struct pinctrl_desc foo_desc = {
185        ...
186        .pctlops = &foo_pctrl_ops,
187 };
188
189 The pin control subsystem will call the .list_groups() function repeatedly
190 beginning on 0 until it returns non-zero to determine legal selectors, then
191 it will call the other functions to retrieve the name and pins of the group.
192 Maintaining the data structure of the groups is up to the driver, this is
193 just a simple example - in practice you may need more entries in your group
194 structure, for example specific register ranges associated with each group
195 and so on.
196
197
198 Pin configuration
199 =================
200
201 Pins can sometimes be software-configured in an various ways, mostly related
202 to their electronic properties when used as inputs or outputs. For example you
203 may be able to make an output pin high impedance, or "tristate" meaning it is
204 effectively disconnected. You may be able to connect an input pin to VDD or GND
205 using a certain resistor value - pull up and pull down - so that the pin has a
206 stable value when nothing is driving the rail it is connected to, or when it's
207 unconnected.
208
209 For example, a platform may do this:
210
211 #include <linux/pinctrl/consumer.h>
212
213 ret = pin_config_set("foo-dev", "FOO_GPIO_PIN", PLATFORM_X_PULL_UP);
214
215 To pull up a pin to VDD. The pin configuration driver implements callbacks for
216 changing pin configuration in the pin controller ops like this:
217
218 #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
219 #include <linux/pinctrl/pinconf.h>
220 #include "platform_x_pindefs.h"
221
222 static int foo_pin_config_get(struct pinctrl_dev *pctldev,
223                     unsigned offset,
224                     unsigned long *config)
225 {
226         struct my_conftype conf;
227
228         ... Find setting for pin @ offset ...
229
230         *config = (unsigned long) conf;
231 }
232
233 static int foo_pin_config_set(struct pinctrl_dev *pctldev,
234                     unsigned offset,
235                     unsigned long config)
236 {
237         struct my_conftype *conf = (struct my_conftype *) config;
238
239         switch (conf) {
240                 case PLATFORM_X_PULL_UP:
241                 ...
242                 }
243         }
244 }
245
246 static int foo_pin_config_group_get (struct pinctrl_dev *pctldev,
247                     unsigned selector,
248                     unsigned long *config)
249 {
250         ...
251 }
252
253 static int foo_pin_config_group_set (struct pinctrl_dev *pctldev,
254                     unsigned selector,
255                     unsigned long config)
256 {
257         ...
258 }
259
260 static struct pinconf_ops foo_pconf_ops = {
261         .pin_config_get = foo_pin_config_get,
262         .pin_config_set = foo_pin_config_set,
263         .pin_config_group_get = foo_pin_config_group_get,
264         .pin_config_group_set = foo_pin_config_group_set,
265 };
266
267 /* Pin config operations are handled by some pin controller */
268 static struct pinctrl_desc foo_desc = {
269         ...
270         .confops = &foo_pconf_ops,
271 };
272
273 Since some controllers have special logic for handling entire groups of pins
274 they can exploit the special whole-group pin control function. The
275 pin_config_group_set() callback is allowed to return the error code -EAGAIN,
276 for groups it does not want to handle, or if it just wants to do some
277 group-level handling and then fall through to iterate over all pins, in which
278 case each individual pin will be treated by separate pin_config_set() calls as
279 well.
280
281
282 Interaction with the GPIO subsystem
283 ===================================
284
285 The GPIO drivers may want to perform operations of various types on the same
286 physical pins that are also registered as pin controller pins.
287
288 Since the pin controller subsystem have its pinspace local to the pin
289 controller we need a mapping so that the pin control subsystem can figure out
290 which pin controller handles control of a certain GPIO pin. Since a single
291 pin controller may be muxing several GPIO ranges (typically SoCs that have
292 one set of pins but internally several GPIO silicon blocks, each modeled as
293 a struct gpio_chip) any number of GPIO ranges can be added to a pin controller
294 instance like this:
295
296 struct gpio_chip chip_a;
297 struct gpio_chip chip_b;
298
299 static struct pinctrl_gpio_range gpio_range_a = {
300         .name = "chip a",
301         .id = 0,
302         .base = 32,
303         .pin_base = 32,
304         .npins = 16,
305         .gc = &chip_a;
306 };
307
308 static struct pinctrl_gpio_range gpio_range_b = {
309         .name = "chip b",
310         .id = 0,
311         .base = 48,
312         .pin_base = 64,
313         .npins = 8,
314         .gc = &chip_b;
315 };
316
317 {
318         struct pinctrl_dev *pctl;
319         ...
320         pinctrl_add_gpio_range(pctl, &gpio_range_a);
321         pinctrl_add_gpio_range(pctl, &gpio_range_b);
322 }
323
324 So this complex system has one pin controller handling two different
325 GPIO chips. "chip a" has 16 pins and "chip b" has 8 pins. The "chip a" and
326 "chip b" have different .pin_base, which means a start pin number of the
327 GPIO range.
328
329 The GPIO range of "chip a" starts from the GPIO base of 32 and actual
330 pin range also starts from 32. However "chip b" has different starting
331 offset for the GPIO range and pin range. The GPIO range of "chip b" starts
332 from GPIO number 48, while the pin range of "chip b" starts from 64.
333
334 We can convert a gpio number to actual pin number using this "pin_base".
335 They are mapped in the global GPIO pin space at:
336
337 chip a:
338  - GPIO range : [32 .. 47]
339  - pin range  : [32 .. 47]
340 chip b:
341  - GPIO range : [48 .. 55]
342  - pin range  : [64 .. 71]
343
344 When GPIO-specific functions in the pin control subsystem are called, these
345 ranges will be used to look up the appropriate pin controller by inspecting
346 and matching the pin to the pin ranges across all controllers. When a
347 pin controller handling the matching range is found, GPIO-specific functions
348 will be called on that specific pin controller.
349
350 For all functionalities dealing with pin biasing, pin muxing etc, the pin
351 controller subsystem will subtract the range's .base offset from the passed
352 in gpio number, and add the ranges's .pin_base offset to retrive a pin number.
353 After that, the subsystem passes it on to the pin control driver, so the driver
354 will get an pin number into its handled number range. Further it is also passed
355 the range ID value, so that the pin controller knows which range it should
356 deal with.
357
358 PINMUX interfaces
359 =================
360
361 These calls use the pinmux_* naming prefix.  No other calls should use that
362 prefix.
363
364
365 What is pinmuxing?
366 ==================
367
368 PINMUX, also known as padmux, ballmux, alternate functions or mission modes
369 is a way for chip vendors producing some kind of electrical packages to use
370 a certain physical pin (ball, pad, finger, etc) for multiple mutually exclusive
371 functions, depending on the application. By "application" in this context
372 we usually mean a way of soldering or wiring the package into an electronic
373 system, even though the framework makes it possible to also change the function
374 at runtime.
375
376 Here is an example of a PGA (Pin Grid Array) chip seen from underneath:
377
378         A   B   C   D   E   F   G   H
379       +---+
380    8  | o | o   o   o   o   o   o   o
381       |   |
382    7  | o | o   o   o   o   o   o   o
383       |   |
384    6  | o | o   o   o   o   o   o   o
385       +---+---+
386    5  | o | o | o   o   o   o   o   o
387       +---+---+               +---+
388    4    o   o   o   o   o   o | o | o
389                               |   |
390    3    o   o   o   o   o   o | o | o
391                               |   |
392    2    o   o   o   o   o   o | o | o
393       +-------+-------+-------+---+---+
394    1  | o   o | o   o | o   o | o | o |
395       +-------+-------+-------+---+---+
396
397 This is not tetris. The game to think of is chess. Not all PGA/BGA packages
398 are chessboard-like, big ones have "holes" in some arrangement according to
399 different design patterns, but we're using this as a simple example. Of the
400 pins you see some will be taken by things like a few VCC and GND to feed power
401 to the chip, and quite a few will be taken by large ports like an external
402 memory interface. The remaining pins will often be subject to pin multiplexing.
403
404 The example 8x8 PGA package above will have pin numbers 0 thru 63 assigned to
405 its physical pins. It will name the pins { A1, A2, A3 ... H6, H7, H8 } using
406 pinctrl_register_pins() and a suitable data set as shown earlier.
407
408 In this 8x8 BGA package the pins { A8, A7, A6, A5 } can be used as an SPI port
409 (these are four pins: CLK, RXD, TXD, FRM). In that case, pin B5 can be used as
410 some general-purpose GPIO pin. However, in another setting, pins { A5, B5 } can
411 be used as an I2C port (these are just two pins: SCL, SDA). Needless to say,
412 we cannot use the SPI port and I2C port at the same time. However in the inside
413 of the package the silicon performing the SPI logic can alternatively be routed
414 out on pins { G4, G3, G2, G1 }.
415
416 On the botton row at { A1, B1, C1, D1, E1, F1, G1, H1 } we have something
417 special - it's an external MMC bus that can be 2, 4 or 8 bits wide, and it will
418 consume 2, 4 or 8 pins respectively, so either { A1, B1 } are taken or
419 { A1, B1, C1, D1 } or all of them. If we use all 8 bits, we cannot use the SPI
420 port on pins { G4, G3, G2, G1 } of course.
421
422 This way the silicon blocks present inside the chip can be multiplexed "muxed"
423 out on different pin ranges. Often contemporary SoC (systems on chip) will
424 contain several I2C, SPI, SDIO/MMC, etc silicon blocks that can be routed to
425 different pins by pinmux settings.
426
427 Since general-purpose I/O pins (GPIO) are typically always in shortage, it is
428 common to be able to use almost any pin as a GPIO pin if it is not currently
429 in use by some other I/O port.
430
431
432 Pinmux conventions
433 ==================
434
435 The purpose of the pinmux functionality in the pin controller subsystem is to
436 abstract and provide pinmux settings to the devices you choose to instantiate
437 in your machine configuration. It is inspired by the clk, GPIO and regulator
438 subsystems, so devices will request their mux setting, but it's also possible
439 to request a single pin for e.g. GPIO.
440
441 Definitions:
442
443 - FUNCTIONS can be switched in and out by a driver residing with the pin
444   control subsystem in the drivers/pinctrl/* directory of the kernel. The
445   pin control driver knows the possible functions. In the example above you can
446   identify three pinmux functions, one for spi, one for i2c and one for mmc.
447
448 - FUNCTIONS are assumed to be enumerable from zero in a one-dimensional array.
449   In this case the array could be something like: { spi0, i2c0, mmc0 }
450   for the three available functions.
451
452 - FUNCTIONS have PIN GROUPS as defined on the generic level - so a certain
453   function is *always* associated with a certain set of pin groups, could
454   be just a single one, but could also be many. In the example above the
455   function i2c is associated with the pins { A5, B5 }, enumerated as
456   { 24, 25 } in the controller pin space.
457
458   The Function spi is associated with pin groups { A8, A7, A6, A5 }
459   and { G4, G3, G2, G1 }, which are enumerated as { 0, 8, 16, 24 } and
460   { 38, 46, 54, 62 } respectively.
461
462   Group names must be unique per pin controller, no two groups on the same
463   controller may have the same name.
464
465 - The combination of a FUNCTION and a PIN GROUP determine a certain function
466   for a certain set of pins. The knowledge of the functions and pin groups
467   and their machine-specific particulars are kept inside the pinmux driver,
468   from the outside only the enumerators are known, and the driver core can:
469
470   - Request the name of a function with a certain selector (>= 0)
471   - A list of groups associated with a certain function
472   - Request that a certain group in that list to be activated for a certain
473     function
474
475   As already described above, pin groups are in turn self-descriptive, so
476   the core will retrieve the actual pin range in a certain group from the
477   driver.
478
479 - FUNCTIONS and GROUPS on a certain PIN CONTROLLER are MAPPED to a certain
480   device by the board file, device tree or similar machine setup configuration
481   mechanism, similar to how regulators are connected to devices, usually by
482   name. Defining a pin controller, function and group thus uniquely identify
483   the set of pins to be used by a certain device. (If only one possible group
484   of pins is available for the function, no group name need to be supplied -
485   the core will simply select the first and only group available.)
486
487   In the example case we can define that this particular machine shall
488   use device spi0 with pinmux function fspi0 group gspi0 and i2c0 on function
489   fi2c0 group gi2c0, on the primary pin controller, we get mappings
490   like these:
491
492   {
493     {"map-spi0", spi0, pinctrl0, fspi0, gspi0},
494     {"map-i2c0", i2c0, pinctrl0, fi2c0, gi2c0}
495   }
496
497   Every map must be assigned a state name, pin controller, device and
498   function. The group is not compulsory - if it is omitted the first group
499   presented by the driver as applicable for the function will be selected,
500   which is useful for simple cases.
501
502   It is possible to map several groups to the same combination of device,
503   pin controller and function. This is for cases where a certain function on
504   a certain pin controller may use different sets of pins in different
505   configurations.
506
507 - PINS for a certain FUNCTION using a certain PIN GROUP on a certain
508   PIN CONTROLLER are provided on a first-come first-serve basis, so if some
509   other device mux setting or GPIO pin request has already taken your physical
510   pin, you will be denied the use of it. To get (activate) a new setting, the
511   old one has to be put (deactivated) first.
512
513 Sometimes the documentation and hardware registers will be oriented around
514 pads (or "fingers") rather than pins - these are the soldering surfaces on the
515 silicon inside the package, and may or may not match the actual number of
516 pins/balls underneath the capsule. Pick some enumeration that makes sense to
517 you. Define enumerators only for the pins you can control if that makes sense.
518
519 Assumptions:
520
521 We assume that the number of possible function maps to pin groups is limited by
522 the hardware. I.e. we assume that there is no system where any function can be
523 mapped to any pin, like in a phone exchange. So the available pins groups for
524 a certain function will be limited to a few choices (say up to eight or so),
525 not hundreds or any amount of choices. This is the characteristic we have found
526 by inspecting available pinmux hardware, and a necessary assumption since we
527 expect pinmux drivers to present *all* possible function vs pin group mappings
528 to the subsystem.
529
530
531 Pinmux drivers
532 ==============
533
534 The pinmux core takes care of preventing conflicts on pins and calling
535 the pin controller driver to execute different settings.
536
537 It is the responsibility of the pinmux driver to impose further restrictions
538 (say for example infer electronic limitations due to load etc) to determine
539 whether or not the requested function can actually be allowed, and in case it
540 is possible to perform the requested mux setting, poke the hardware so that
541 this happens.
542
543 Pinmux drivers are required to supply a few callback functions, some are
544 optional. Usually the enable() and disable() functions are implemented,
545 writing values into some certain registers to activate a certain mux setting
546 for a certain pin.
547
548 A simple driver for the above example will work by setting bits 0, 1, 2, 3 or 4
549 into some register named MUX to select a certain function with a certain
550 group of pins would work something like this:
551
552 #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
553 #include <linux/pinctrl/pinmux.h>
554
555 struct foo_group {
556         const char *name;
557         const unsigned int *pins;
558         const unsigned num_pins;
559 };
560
561 static const unsigned spi0_0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };
562 static const unsigned spi0_1_pins[] = { 38, 46, 54, 62 };
563 static const unsigned i2c0_pins[] = { 24, 25 };
564 static const unsigned mmc0_1_pins[] = { 56, 57 };
565 static const unsigned mmc0_2_pins[] = { 58, 59 };
566 static const unsigned mmc0_3_pins[] = { 60, 61, 62, 63 };
567
568 static const struct foo_group foo_groups[] = {
569         {
570                 .name = "spi0_0_grp",
571                 .pins = spi0_0_pins,
572                 .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_0_pins),
573         },
574         {
575                 .name = "spi0_1_grp",
576                 .pins = spi0_1_pins,
577                 .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_1_pins),
578         },
579         {
580                 .name = "i2c0_grp",
581                 .pins = i2c0_pins,
582                 .num_pins = ARRAY_SIZE(i2c0_pins),
583         },
584         {
585                 .name = "mmc0_1_grp",
586                 .pins = mmc0_1_pins,
587                 .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_1_pins),
588         },
589         {
590                 .name = "mmc0_2_grp",
591                 .pins = mmc0_2_pins,
592                 .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_2_pins),
593         },
594         {
595                 .name = "mmc0_3_grp",
596                 .pins = mmc0_3_pins,
597                 .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_3_pins),
598         },
599 };
600
601
602 static int foo_list_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
603 {
604         if (selector >= ARRAY_SIZE(foo_groups))
605                 return -EINVAL;
606         return 0;
607 }
608
609 static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,
610                                        unsigned selector)
611 {
612         return foo_groups[selector].name;
613 }
614
615 static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
616                                unsigned ** const pins,
617                                unsigned * const num_pins)
618 {
619         *pins = (unsigned *) foo_groups[selector].pins;
620         *num_pins = foo_groups[selector].num_pins;
621         return 0;
622 }
623
624 static struct pinctrl_ops foo_pctrl_ops = {
625         .list_groups = foo_list_groups,
626         .get_group_name = foo_get_group_name,
627         .get_group_pins = foo_get_group_pins,
628 };
629
630 struct foo_pmx_func {
631         const char *name;
632         const char * const *groups;
633         const unsigned num_groups;
634 };
635
636 static const char * const spi0_groups[] = { "spi0_1_grp" };
637 static const char * const i2c0_groups[] = { "i2c0_grp" };
638 static const char * const mmc0_groups[] = { "mmc0_1_grp", "mmc0_2_grp",
639                                         "mmc0_3_grp" };
640
641 static const struct foo_pmx_func foo_functions[] = {
642         {
643                 .name = "spi0",
644                 .groups = spi0_groups,
645                 .num_groups = ARRAY_SIZE(spi0_groups),
646         },
647         {
648                 .name = "i2c0",
649                 .groups = i2c0_groups,
650                 .num_groups = ARRAY_SIZE(i2c0_groups),
651         },
652         {
653                 .name = "mmc0",
654                 .groups = mmc0_groups,
655                 .num_groups = ARRAY_SIZE(mmc0_groups),
656         },
657 };
658
659 int foo_list_funcs(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
660 {
661         if (selector >= ARRAY_SIZE(foo_functions))
662                 return -EINVAL;
663         return 0;
664 }
665
666 const char *foo_get_fname(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
667 {
668         return foo_functions[selector].name;
669 }
670
671 static int foo_get_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
672                           const char * const **groups,
673                           unsigned * const num_groups)
674 {
675         *groups = foo_functions[selector].groups;
676         *num_groups = foo_functions[selector].num_groups;
677         return 0;
678 }
679
680 int foo_enable(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
681                 unsigned group)
682 {
683         u8 regbit = (1 << selector + group);
684
685         writeb((readb(MUX)|regbit), MUX)
686         return 0;
687 }
688
689 void foo_disable(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
690                 unsigned group)
691 {
692         u8 regbit = (1 << selector + group);
693
694         writeb((readb(MUX) & ~(regbit)), MUX)
695         return 0;
696 }
697
698 struct pinmux_ops foo_pmxops = {
699         .list_functions = foo_list_funcs,
700         .get_function_name = foo_get_fname,
701         .get_function_groups = foo_get_groups,
702         .enable = foo_enable,
703         .disable = foo_disable,
704 };
705
706 /* Pinmux operations are handled by some pin controller */
707 static struct pinctrl_desc foo_desc = {
708         ...
709         .pctlops = &foo_pctrl_ops,
710         .pmxops = &foo_pmxops,
711 };
712
713 In the example activating muxing 0 and 1 at the same time setting bits
714 0 and 1, uses one pin in common so they would collide.
715
716 The beauty of the pinmux subsystem is that since it keeps track of all
717 pins and who is using them, it will already have denied an impossible
718 request like that, so the driver does not need to worry about such
719 things - when it gets a selector passed in, the pinmux subsystem makes
720 sure no other device or GPIO assignment is already using the selected
721 pins. Thus bits 0 and 1 in the control register will never be set at the
722 same time.
723
724 All the above functions are mandatory to implement for a pinmux driver.
725
726
727 Pin control interaction with the GPIO subsystem
728 ===============================================
729
730 The public pinmux API contains two functions named pinctrl_request_gpio()
731 and pinctrl_free_gpio(). These two functions shall *ONLY* be called from
732 gpiolib-based drivers as part of their gpio_request() and
733 gpio_free() semantics. Likewise the pinctrl_gpio_direction_[input|output]
734 shall only be called from within respective gpio_direction_[input|output]
735 gpiolib implementation.
736
737 NOTE that platforms and individual drivers shall *NOT* request GPIO pins to be
738 controlled e.g. muxed in. Instead, implement a proper gpiolib driver and have
739 that driver request proper muxing and other control for its pins.
740
741 The function list could become long, especially if you can convert every
742 individual pin into a GPIO pin independent of any other pins, and then try
743 the approach to define every pin as a function.
744
745 In this case, the function array would become 64 entries for each GPIO
746 setting and then the device functions.
747
748 For this reason there are two functions a pin control driver can implement
749 to enable only GPIO on an individual pin: .gpio_request_enable() and
750 .gpio_disable_free().
751
752 This function will pass in the affected GPIO range identified by the pin
753 controller core, so you know which GPIO pins are being affected by the request
754 operation.
755
756 If your driver needs to have an indication from the framework of whether the
757 GPIO pin shall be used for input or output you can implement the
758 .gpio_set_direction() function. As described this shall be called from the
759 gpiolib driver and the affected GPIO range, pin offset and desired direction
760 will be passed along to this function.
761
762 Alternatively to using these special functions, it is fully allowed to use
763 named functions for each GPIO pin, the pinctrl_request_gpio() will attempt to
764 obtain the function "gpioN" where "N" is the global GPIO pin number if no
765 special GPIO-handler is registered.
766
767
768 Pinmux board/machine configuration
769 ==================================
770
771 Boards and machines define how a certain complete running system is put
772 together, including how GPIOs and devices are muxed, how regulators are
773 constrained and how the clock tree looks. Of course pinmux settings are also
774 part of this.
775
776 A pinmux config for a machine looks pretty much like a simple regulator
777 configuration, so for the example array above we want to enable i2c and
778 spi on the second function mapping:
779
780 #include <linux/pinctrl/machine.h>
781
782 static const struct pinctrl_map __initdata mapping[] = {
783         {
784                 .dev_name = "foo-spi.0",
785                 .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
786                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
787                 .function = "spi0",
788         },
789         {
790                 .dev_name = "foo-i2c.0",
791                 .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
792                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
793                 .function = "i2c0",
794         },
795         {
796                 .dev_name = "foo-mmc.0",
797                 .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
798                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
799                 .function = "mmc0",
800         },
801 };
802
803 The dev_name here matches to the unique device name that can be used to look
804 up the device struct (just like with clockdev or regulators). The function name
805 must match a function provided by the pinmux driver handling this pin range.
806
807 As you can see we may have several pin controllers on the system and thus
808 we need to specify which one of them that contain the functions we wish
809 to map.
810
811 You register this pinmux mapping to the pinmux subsystem by simply:
812
813        ret = pinctrl_register_mappings(mapping, ARRAY_SIZE(mapping));
814
815 Since the above construct is pretty common there is a helper macro to make
816 it even more compact which assumes you want to use pinctrl-foo and position
817 0 for mapping, for example:
818
819 static struct pinctrl_map __initdata mapping[] = {
820         PIN_MAP(PINCTRL_STATE_DEFAULT, "pinctrl-foo", "i2c0", "foo-i2c.0"),
821 };
822
823
824 Complex mappings
825 ================
826
827 As it is possible to map a function to different groups of pins an optional
828 .group can be specified like this:
829
830 ...
831 {
832         .dev_name = "foo-spi.0",
833         .name = "spi0-pos-A",
834         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
835         .function = "spi0",
836         .group = "spi0_0_grp",
837 },
838 {
839         .dev_name = "foo-spi.0",
840         .name = "spi0-pos-B",
841         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
842         .function = "spi0",
843         .group = "spi0_1_grp",
844 },
845 ...
846
847 This example mapping is used to switch between two positions for spi0 at
848 runtime, as described further below under the heading "Runtime pinmuxing".
849
850 Further it is possible for one named state to affect the muxing of several
851 groups of pins, say for example in the mmc0 example above, where you can
852 additively expand the mmc0 bus from 2 to 4 to 8 pins. If we want to use all
853 three groups for a total of 2+2+4 = 8 pins (for an 8-bit MMC bus as is the
854 case), we define a mapping like this:
855
856 ...
857 {
858         .dev_name = "foo-mmc.0",
859         .name = "2bit"
860         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
861         .function = "mmc0",
862         .group = "mmc0_1_grp",
863 },
864 {
865         .dev_name = "foo-mmc.0",
866         .name = "4bit"
867         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
868         .function = "mmc0",
869         .group = "mmc0_1_grp",
870 },
871 {
872         .dev_name = "foo-mmc.0",
873         .name = "4bit"
874         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
875         .function = "mmc0",
876         .group = "mmc0_2_grp",
877 },
878 {
879         .dev_name = "foo-mmc.0",
880         .name = "8bit"
881         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
882         .function = "mmc0",
883         .group = "mmc0_1_grp",
884 },
885 {
886         .dev_name = "foo-mmc.0",
887         .name = "8bit"
888         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
889         .function = "mmc0",
890         .group = "mmc0_2_grp",
891 },
892 {
893         .dev_name = "foo-mmc.0",
894         .name = "8bit"
895         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
896         .function = "mmc0",
897         .group = "mmc0_3_grp",
898 },
899 ...
900
901 The result of grabbing this mapping from the device with something like
902 this (see next paragraph):
903
904         p = pinctrl_get(dev);
905         s = pinctrl_lookup_state(p, "8bit");
906         ret = pinctrl_select_state(p, s);
907
908 or more simply:
909
910         p = pinctrl_get_select(dev, "8bit");
911
912 Will be that you activate all the three bottom records in the mapping at
913 once. Since they share the same name, pin controller device, function and
914 device, and since we allow multiple groups to match to a single device, they
915 all get selected, and they all get enabled and disable simultaneously by the
916 pinmux core.
917
918
919 Pinmux requests from drivers
920 ============================
921
922 Generally it is discouraged to let individual drivers get and enable pin
923 control. So if possible, handle the pin control in platform code or some other
924 place where you have access to all the affected struct device * pointers. In
925 some cases where a driver needs to e.g. switch between different mux mappings
926 at runtime this is not possible.
927
928 A driver may request a certain control state to be activated, usually just the
929 default state like this:
930
931 #include <linux/pinctrl/consumer.h>
932
933 struct foo_state {
934        struct pinctrl *p;
935        struct pinctrl_state *s;
936        ...
937 };
938
939 foo_probe()
940 {
941         /* Allocate a state holder named "foo" etc */
942         struct foo_state *foo = ...;
943
944         foo->p = pinctrl_get(&device);
945         if (IS_ERR(foo->p)) {
946                 /* FIXME: clean up "foo" here */
947                 return PTR_ERR(foo->p);
948         }
949
950         foo->s = pinctrl_lookup_state(foo->p, PINCTRL_STATE_DEFAULT);
951         if (IS_ERR(foo->s)) {
952                 pinctrl_put(foo->p);
953                 /* FIXME: clean up "foo" here */
954                 return PTR_ERR(s);
955         }
956
957         ret = pinctrl_select_state(foo->s);
958         if (ret < 0) {
959                 pinctrl_put(foo->p);
960                 /* FIXME: clean up "foo" here */
961                 return ret;
962         }
963 }
964
965 foo_remove()
966 {
967         pinctrl_put(state->p);
968 }
969
970 This get/lookup/select/put sequence can just as well be handled by bus drivers
971 if you don't want each and every driver to handle it and you know the
972 arrangement on your bus.
973
974 The semantics of the pinctrl APIs are:
975
976 - pinctrl_get() is called in process context to obtain a handle to all pinctrl
977   information for a given client device. It will allocate a struct from the
978   kernel memory to hold the pinmux state. All mapping table parsing or similar
979   slow operations take place within this API.
980
981 - pinctrl_lookup_state() is called in process context to obtain a handle to a
982   specific state for a the client device. This operation may be slow too.
983
984 - pinctrl_select_state() programs pin controller hardware according to the
985   definition of the state as given by the mapping table. In theory this is a
986   fast-path operation, since it only involved blasting some register settings
987   into hardware. However, note that some pin controllers may have their
988   registers on a slow/IRQ-based bus, so client devices should not assume they
989   can call pinctrl_select_state() from non-blocking contexts.
990
991 - pinctrl_put() frees all information associated with a pinctrl handle.
992
993 Usually the pin control core handled the get/put pair and call out to the
994 device drivers bookkeeping operations, like checking available functions and
995 the associated pins, whereas the enable/disable pass on to the pin controller
996 driver which takes care of activating and/or deactivating the mux setting by
997 quickly poking some registers.
998
999 The pins are allocated for your device when you issue the pinctrl_get() call,
1000 after this you should be able to see this in the debugfs listing of all pins.
1001
1002
1003 System pin control hogging
1004 ==========================
1005
1006 Pin control map entries can be hogged by the core when the pin controller
1007 is registered. This means that the core will attempt to call pinctrl_get(),
1008 lookup_state() and select_state() on it immediately after the pin control
1009 device has been registered.
1010
1011 This occurs for mapping table entries where the client device name is equal
1012 to the pin controller device name, and the state name is PINCTRL_STATE_DEFAULT.
1013
1014 {
1015         .dev_name = "pinctrl-foo",
1016         .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1017         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1018         .function = "power_func",
1019 },
1020
1021 Since it may be common to request the core to hog a few always-applicable
1022 mux settings on the primary pin controller, there is a convenience macro for
1023 this:
1024
1025 PIN_MAP_SYS_HOG("pinctrl-foo", "power_func")
1026
1027 This gives the exact same result as the above construction.
1028
1029
1030 Runtime pinmuxing
1031 =================
1032
1033 It is possible to mux a certain function in and out at runtime, say to move
1034 an SPI port from one set of pins to another set of pins. Say for example for
1035 spi0 in the example above, we expose two different groups of pins for the same
1036 function, but with different named in the mapping as described under
1037 "Advanced mapping" above. So that for an SPI device, we have two states named
1038 "pos-A" and "pos-B".
1039
1040 This snippet first muxes the function in the pins defined by group A, enables
1041 it, disables and releases it, and muxes it in on the pins defined by group B:
1042
1043 #include <linux/pinctrl/consumer.h>
1044
1045 foo_switch()
1046 {
1047         struct pinctrl *p;
1048         struct pinctrl_state *s1, *s2;
1049
1050         /* Setup */
1051         p = pinctrl_get(&device);
1052         if (IS_ERR(p))
1053                 ...
1054
1055         s1 = pinctrl_lookup_state(foo->p, "pos-A");
1056         if (IS_ERR(s1))
1057                 ...
1058
1059         s2 = pinctrl_lookup_state(foo->p, "pos-B");
1060         if (IS_ERR(s2))
1061                 ...
1062
1063         /* Enable on position A */
1064         ret = pinctrl_select_state(s1);
1065         if (ret < 0)
1066             ...
1067
1068         ...
1069
1070         /* Enable on position B */
1071         ret = pinctrl_select_state(s2);
1072         if (ret < 0)
1073             ...
1074
1075         ...
1076
1077         pinctrl_put(p);
1078 }
1079
1080 The above has to be done from process context.