string: factorize skip_spaces and export it to be generally available
[safe/jmp/linux-2.6] / Documentation / gpio.txt
index 5463009..e4e7dae 100644 (file)
@@ -107,13 +107,26 @@ type of GPIO controller, and on one particular board 80-95 with an FPGA.
 The numbers need not be contiguous; either of those platforms could also
 use numbers 2000-2063 to identify GPIOs in a bank of I2C GPIO expanders.
 
+If you want to initialize a structure with an invalid GPIO number, use
+some negative number (perhaps "-EINVAL"); that will never be valid.  To
+test if a number could reference a GPIO, you may use this predicate:
+
+       int gpio_is_valid(int number);
+
+A number that's not valid will be rejected by calls which may request
+or free GPIOs (see below).  Other numbers may also be rejected; for
+example, a number might be valid but unused on a given board.
+
 Whether a platform supports multiple GPIO controllers is currently a
 platform-specific implementation issue.
 
 
 Using GPIOs
 -----------
-One of the first things to do with a GPIO, often in board setup code when
+The first thing a system should do with a GPIO is allocate it, using
+the gpio_request() call; see later.
+
+One of the next things to do with a GPIO, often in board setup code when
 setting up a platform_device using the GPIO, is mark its direction:
 
        /* set as input or output, returning 0 or negative errno */
@@ -131,8 +144,8 @@ This helps avoid signal glitching during system startup.
 
 For compatibility with legacy interfaces to GPIOs, setting the direction
 of a GPIO implicitly requests that GPIO (see below) if it has not been
-requested already.  That compatibility may be removed in the future;
-explicitly requesting GPIOs is strongly preferred.
+requested already.  That compatibility is being removed from the optional
+gpiolib framework.
 
 Setting the direction can fail if the GPIO number is invalid, or when
 that particular GPIO can't be used in that mode.  It's generally a bad
@@ -185,7 +198,7 @@ This requires sleeping, which can't be done from inside IRQ handlers.
 
 Platforms that support this type of GPIO distinguish them from other GPIOs
 by returning nonzero from this call (which requires a valid GPIO number,
-either explicitly or implicitly requested):
+which should have been previously allocated with gpio_request):
 
        int gpio_cansleep(unsigned gpio);
 
@@ -202,10 +215,9 @@ for GPIOs that can't be accessed from IRQ handlers, these calls act the
 same as the spinlock-safe calls.
 
 
-Claiming and Releasing GPIOs (OPTIONAL)
----------------------------------------
+Claiming and Releasing GPIOs
+----------------------------
 To help catch system configuration errors, two calls are defined.
-However, many platforms don't currently support this mechanism.
 
        /* request GPIO, returning 0 or negative errno.
         * non-null labels may be useful for diagnostics.
@@ -230,12 +242,9 @@ signal, or (b) something wrongly believes it's safe to remove drivers
 needed to manage a signal that's in active use.  That is, requesting a
 GPIO can serve as a kind of lock.
 
-These two calls are optional because not not all current Linux platforms
-offer such functionality in their GPIO support; a valid implementation
-could return success for all gpio_request() calls.  Unlike the other calls,
-the state they represent doesn't normally match anything from a hardware
-register; it's just a software bitmap which clearly is not necessary for
-correct operation of hardware or (bug free) drivers.
+Some platforms may also use knowledge about what GPIOs are active for
+power management, such as by powering down unused chip sectors and, more
+easily, gating off unused clocks.
 
 Note that requesting a GPIO does NOT cause it to be configured in any
 way; it just marks that GPIO as in use.  Separate code must handle any
@@ -254,7 +263,7 @@ map between them using calls like:
        /* map GPIO numbers to IRQ numbers */
        int gpio_to_irq(unsigned gpio);
 
-       /* map IRQ numbers to GPIO numbers */
+       /* map IRQ numbers to GPIO numbers (avoid using this) */
        int irq_to_gpio(unsigned irq);
 
 Those return either the corresponding number in the other namespace, or
@@ -274,7 +283,8 @@ system wakeup capabilities.
 
 Non-error values returned from irq_to_gpio() would most commonly be used
 with gpio_get_value(), for example to initialize or update driver state
-when the IRQ is edge-triggered.
+when the IRQ is edge-triggered.  Note that some platforms don't support
+this reverse mapping, so you should avoid using it.
 
 
 Emulating Open Drain Signals
@@ -337,15 +347,12 @@ necessarily be nonportable.
 Dynamic definition of GPIOs is not currently standard; for example, as
 a side effect of configuring an add-on board with some GPIO expanders.
 
-These calls are purely for kernel space, but a userspace API could be built
-on top of them.
-
 
 GPIO implementor's framework (OPTIONAL)
 =======================================
 As noted earlier, there is an optional implementation framework making it
 easier for platforms to support different kinds of GPIO controller using
-the same programming interface.
+the same programming interface.  This framework is called "gpiolib".
 
 As a debugging aid, if debugfs is available a /sys/kernel/debug/gpio file
 will be found there.  That will list all the controllers registered through
@@ -373,7 +380,7 @@ rare; use gpiochip_remove() when it is unavoidable.
 
 Most often a gpio_chip is part of an instance-specific structure with state
 not exposed by the GPIO interfaces, such as addressing, power management,
-and more.  Chips such as codecs will have complex non-GPIO state,
+and more.  Chips such as codecs will have complex non-GPIO state.
 
 Any debugfs dump method should normally ignore signals which haven't been
 requested as GPIOs.  They can use gpiochip_is_requested(), which returns
@@ -382,11 +389,21 @@ either NULL or the label associated with that GPIO when it was requested.
 
 Platform Support
 ----------------
-To support this framework, a platform's Kconfig will "select HAVE_GPIO_LIB"
+To support this framework, a platform's Kconfig will "select" either
+ARCH_REQUIRE_GPIOLIB or ARCH_WANT_OPTIONAL_GPIOLIB
 and arrange that its <asm/gpio.h> includes <asm-generic/gpio.h> and defines
 three functions: gpio_get_value(), gpio_set_value(), and gpio_cansleep().
 They may also want to provide a custom value for ARCH_NR_GPIOS.
 
+ARCH_REQUIRE_GPIOLIB means that the gpio-lib code will always get compiled
+into the kernel on that architecture.
+
+ARCH_WANT_OPTIONAL_GPIOLIB means the gpio-lib code defaults to off and the user
+can enable it and build it into the kernel optionally.
+
+If neither of these options are selected, the platform does not support
+GPIOs through GPIO-lib and the code cannot be enabled by the user.
+
 Trivial implementations of those functions can directly use framework
 code, which always dispatches through the gpio_chip:
 
@@ -429,4 +446,137 @@ becomes available.  That may mean the device should not be registered until
 calls for that GPIO can work.  One way to address such dependencies is for
 such gpio_chip controllers to provide setup() and teardown() callbacks to
 board specific code; those board specific callbacks would register devices
-once all the necessary resources are available.
+once all the necessary resources are available, and remove them later when
+the GPIO controller device becomes unavailable.
+
+
+Sysfs Interface for Userspace (OPTIONAL)
+========================================
+Platforms which use the "gpiolib" implementors framework may choose to
+configure a sysfs user interface to GPIOs.  This is different from the
+debugfs interface, since it provides control over GPIO direction and
+value instead of just showing a gpio state summary.  Plus, it could be
+present on production systems without debugging support.
+
+Given appropriate hardware documentation for the system, userspace could
+know for example that GPIO #23 controls the write protect line used to
+protect boot loader segments in flash memory.  System upgrade procedures
+may need to temporarily remove that protection, first importing a GPIO,
+then changing its output state, then updating the code before re-enabling
+the write protection.  In normal use, GPIO #23 would never be touched,
+and the kernel would have no need to know about it.
+
+Again depending on appropriate hardware documentation, on some systems
+userspace GPIO can be used to determine system configuration data that
+standard kernels won't know about.  And for some tasks, simple userspace
+GPIO drivers could be all that the system really needs.
+
+Note that standard kernel drivers exist for common "LEDs and Buttons"
+GPIO tasks:  "leds-gpio" and "gpio_keys", respectively.  Use those
+instead of talking directly to the GPIOs; they integrate with kernel
+frameworks better than your userspace code could.
+
+
+Paths in Sysfs
+--------------
+There are three kinds of entry in /sys/class/gpio:
+
+   -   Control interfaces used to get userspace control over GPIOs;
+
+   -   GPIOs themselves; and
+
+   -   GPIO controllers ("gpio_chip" instances).
+
+That's in addition to standard files including the "device" symlink.
+
+The control interfaces are write-only:
+
+    /sys/class/gpio/
+
+       "export" ... Userspace may ask the kernel to export control of
+               a GPIO to userspace by writing its number to this file.
+
+               Example:  "echo 19 > export" will create a "gpio19" node
+               for GPIO #19, if that's not requested by kernel code.
+
+       "unexport" ... Reverses the effect of exporting to userspace.
+
+               Example:  "echo 19 > unexport" will remove a "gpio19"
+               node exported using the "export" file.
+
+GPIO signals have paths like /sys/class/gpio/gpio42/ (for GPIO #42)
+and have the following read/write attributes:
+
+    /sys/class/gpio/gpioN/
+
+       "direction" ... reads as either "in" or "out".  This value may
+               normally be written.  Writing as "out" defaults to
+               initializing the value as low.  To ensure glitch free
+               operation, values "low" and "high" may be written to
+               configure the GPIO as an output with that initial value.
+
+               Note that this attribute *will not exist* if the kernel
+               doesn't support changing the direction of a GPIO, or
+               it was exported by kernel code that didn't explicitly
+               allow userspace to reconfigure this GPIO's direction.
+
+       "value" ... reads as either 0 (low) or 1 (high).  If the GPIO
+               is configured as an output, this value may be written;
+               any nonzero value is treated as high.
+
+       "edge" ... reads as either "none", "rising", "falling", or
+               "both". Write these strings to select the signal edge(s)
+               that will make poll(2) on the "value" file return.
+
+               This file exists only if the pin can be configured as an
+               interrupt generating input pin.
+
+GPIO controllers have paths like /sys/class/gpio/gpiochip42/ (for the
+controller implementing GPIOs starting at #42) and have the following
+read-only attributes:
+
+    /sys/class/gpio/gpiochipN/
+
+       "base" ... same as N, the first GPIO managed by this chip
+
+       "label" ... provided for diagnostics (not always unique)
+
+       "ngpio" ... how many GPIOs this manges (N to N + ngpio - 1)
+
+Board documentation should in most cases cover what GPIOs are used for
+what purposes.  However, those numbers are not always stable; GPIOs on
+a daughtercard might be different depending on the base board being used,
+or other cards in the stack.  In such cases, you may need to use the
+gpiochip nodes (possibly in conjunction with schematics) to determine
+the correct GPIO number to use for a given signal.
+
+
+Exporting from Kernel code
+--------------------------
+Kernel code can explicitly manage exports of GPIOs which have already been
+requested using gpio_request():
+
+       /* export the GPIO to userspace */
+       int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change);
+
+       /* reverse gpio_export() */
+       void gpio_unexport();
+
+       /* create a sysfs link to an exported GPIO node */
+       int gpio_export_link(struct device *dev, const char *name,
+               unsigned gpio)
+
+
+After a kernel driver requests a GPIO, it may only be made available in
+the sysfs interface by gpio_export().  The driver can control whether the
+signal direction may change.  This helps drivers prevent userspace code
+from accidentally clobbering important system state.
+
+This explicit exporting can help with debugging (by making some kinds
+of experiments easier), or can provide an always-there interface that's
+suitable for documenting as part of a board support package.
+
+After the GPIO has been exported, gpio_export_link() allows creating
+symlinks from elsewhere in sysfs to the GPIO sysfs node.  Drivers can
+use this to provide the interface under their own device in sysfs with
+a descriptive name.