treewide: remove redundant IS_ERR() before error code check
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / driver-api / gpio / consumer.rst
blob423492d125b99f7f9f2244396a7b2e3773a71013
1 ==================================
2 GPIO Descriptor Consumer Interface
3 ==================================
5 This document describes the consumer interface of the GPIO framework. Note that
6 it describes the new descriptor-based interface. For a description of the
7 deprecated integer-based GPIO interface please refer to gpio-legacy.txt.
10 Guidelines for GPIOs consumers
11 ==============================
13 Drivers that can't work without standard GPIO calls should have Kconfig entries
14 that depend on GPIOLIB or select GPIOLIB. The functions that allow a driver to
15 obtain and use GPIOs are available by including the following file:
17         #include <linux/gpio/consumer.h>
19 There are static inline stubs for all functions in the header file in the case
20 where GPIOLIB is disabled. When these stubs are called they will emit
21 warnings. These stubs are used for two use cases:
23 - Simple compile coverage with e.g. COMPILE_TEST - it does not matter that
24   the current platform does not enable or select GPIOLIB because we are not
25   going to execute the system anyway.
27 - Truly optional GPIOLIB support - where the driver does not really make use
28   of the GPIOs on certain compile-time configurations for certain systems, but
29   will use it under other compile-time configurations. In this case the
30   consumer must make sure not to call into these functions, or the user will
31   be met with console warnings that may be perceived as intimidating.
33 All the functions that work with the descriptor-based GPIO interface are
34 prefixed with ``gpiod_``. The ``gpio_`` prefix is used for the legacy
35 interface. No other function in the kernel should use these prefixes. The use
36 of the legacy functions is strongly discouraged, new code should use
37 <linux/gpio/consumer.h> and descriptors exclusively.
40 Obtaining and Disposing GPIOs
41 =============================
43 With the descriptor-based interface, GPIOs are identified with an opaque,
44 non-forgeable handler that must be obtained through a call to one of the
45 gpiod_get() functions. Like many other kernel subsystems, gpiod_get() takes the
46 device that will use the GPIO and the function the requested GPIO is supposed to
47 fulfill::
49         struct gpio_desc *gpiod_get(struct device *dev, const char *con_id,
50                                     enum gpiod_flags flags)
52 If a function is implemented by using several GPIOs together (e.g. a simple LED
53 device that displays digits), an additional index argument can be specified::
55         struct gpio_desc *gpiod_get_index(struct device *dev,
56                                           const char *con_id, unsigned int idx,
57                                           enum gpiod_flags flags)
59 For a more detailed description of the con_id parameter in the DeviceTree case
60 see Documentation/driver-api/gpio/board.rst
62 The flags parameter is used to optionally specify a direction and initial value
63 for the GPIO. Values can be:
65 * GPIOD_ASIS or 0 to not initialize the GPIO at all. The direction must be set
66   later with one of the dedicated functions.
67 * GPIOD_IN to initialize the GPIO as input.
68 * GPIOD_OUT_LOW to initialize the GPIO as output with a value of 0.
69 * GPIOD_OUT_HIGH to initialize the GPIO as output with a value of 1.
70 * GPIOD_OUT_LOW_OPEN_DRAIN same as GPIOD_OUT_LOW but also enforce the line
71   to be electrically used with open drain.
72 * GPIOD_OUT_HIGH_OPEN_DRAIN same as GPIOD_OUT_HIGH but also enforce the line
73   to be electrically used with open drain.
75 The two last flags are used for use cases where open drain is mandatory, such
76 as I2C: if the line is not already configured as open drain in the mappings
77 (see board.txt), then open drain will be enforced anyway and a warning will be
78 printed that the board configuration needs to be updated to match the use case.
80 Both functions return either a valid GPIO descriptor, or an error code checkable
81 with IS_ERR() (they will never return a NULL pointer). -ENOENT will be returned
82 if and only if no GPIO has been assigned to the device/function/index triplet,
83 other error codes are used for cases where a GPIO has been assigned but an error
84 occurred while trying to acquire it. This is useful to discriminate between mere
85 errors and an absence of GPIO for optional GPIO parameters. For the common
86 pattern where a GPIO is optional, the gpiod_get_optional() and
87 gpiod_get_index_optional() functions can be used. These functions return NULL
88 instead of -ENOENT if no GPIO has been assigned to the requested function::
90         struct gpio_desc *gpiod_get_optional(struct device *dev,
91                                              const char *con_id,
92                                              enum gpiod_flags flags)
94         struct gpio_desc *gpiod_get_index_optional(struct device *dev,
95                                                    const char *con_id,
96                                                    unsigned int index,
97                                                    enum gpiod_flags flags)
99 Note that gpio_get*_optional() functions (and their managed variants), unlike
100 the rest of gpiolib API, also return NULL when gpiolib support is disabled.
101 This is helpful to driver authors, since they do not need to special case
102 -ENOSYS return codes.  System integrators should however be careful to enable
103 gpiolib on systems that need it.
105 For a function using multiple GPIOs all of those can be obtained with one call::
107         struct gpio_descs *gpiod_get_array(struct device *dev,
108                                            const char *con_id,
109                                            enum gpiod_flags flags)
111 This function returns a struct gpio_descs which contains an array of
112 descriptors.  It also contains a pointer to a gpiolib private structure which,
113 if passed back to get/set array functions, may speed up I/O proocessing::
115         struct gpio_descs {
116                 struct gpio_array *info;
117                 unsigned int ndescs;
118                 struct gpio_desc *desc[];
119         }
121 The following function returns NULL instead of -ENOENT if no GPIOs have been
122 assigned to the requested function::
124         struct gpio_descs *gpiod_get_array_optional(struct device *dev,
125                                                     const char *con_id,
126                                                     enum gpiod_flags flags)
128 Device-managed variants of these functions are also defined::
130         struct gpio_desc *devm_gpiod_get(struct device *dev, const char *con_id,
131                                          enum gpiod_flags flags)
133         struct gpio_desc *devm_gpiod_get_index(struct device *dev,
134                                                const char *con_id,
135                                                unsigned int idx,
136                                                enum gpiod_flags flags)
138         struct gpio_desc *devm_gpiod_get_optional(struct device *dev,
139                                                   const char *con_id,
140                                                   enum gpiod_flags flags)
142         struct gpio_desc *devm_gpiod_get_index_optional(struct device *dev,
143                                                         const char *con_id,
144                                                         unsigned int index,
145                                                         enum gpiod_flags flags)
147         struct gpio_descs *devm_gpiod_get_array(struct device *dev,
148                                                 const char *con_id,
149                                                 enum gpiod_flags flags)
151         struct gpio_descs *devm_gpiod_get_array_optional(struct device *dev,
152                                                          const char *con_id,
153                                                          enum gpiod_flags flags)
155 A GPIO descriptor can be disposed of using the gpiod_put() function::
157         void gpiod_put(struct gpio_desc *desc)
159 For an array of GPIOs this function can be used::
161         void gpiod_put_array(struct gpio_descs *descs)
163 It is strictly forbidden to use a descriptor after calling these functions.
164 It is also not allowed to individually release descriptors (using gpiod_put())
165 from an array acquired with gpiod_get_array().
167 The device-managed variants are, unsurprisingly::
169         void devm_gpiod_put(struct device *dev, struct gpio_desc *desc)
171         void devm_gpiod_put_array(struct device *dev, struct gpio_descs *descs)
174 Using GPIOs
175 ===========
177 Setting Direction
178 -----------------
179 The first thing a driver must do with a GPIO is setting its direction. If no
180 direction-setting flags have been given to gpiod_get*(), this is done by
181 invoking one of the gpiod_direction_*() functions::
183         int gpiod_direction_input(struct gpio_desc *desc)
184         int gpiod_direction_output(struct gpio_desc *desc, int value)
186 The return value is zero for success, else a negative errno. It should be
187 checked, since the get/set calls don't return errors and since misconfiguration
188 is possible. You should normally issue these calls from a task context. However,
189 for spinlock-safe GPIOs it is OK to use them before tasking is enabled, as part
190 of early board setup.
192 For output GPIOs, the value provided becomes the initial output value. This
193 helps avoid signal glitching during system startup.
195 A driver can also query the current direction of a GPIO::
197         int gpiod_get_direction(const struct gpio_desc *desc)
199 This function returns 0 for output, 1 for input, or an error code in case of error.
201 Be aware that there is no default direction for GPIOs. Therefore, **using a GPIO
202 without setting its direction first is illegal and will result in undefined
203 behavior!**
206 Spinlock-Safe GPIO Access
207 -------------------------
208 Most GPIO controllers can be accessed with memory read/write instructions. Those
209 don't need to sleep, and can safely be done from inside hard (non-threaded) IRQ
210 handlers and similar contexts.
212 Use the following calls to access GPIOs from an atomic context::
214         int gpiod_get_value(const struct gpio_desc *desc);
215         void gpiod_set_value(struct gpio_desc *desc, int value);
217 The values are boolean, zero for low, nonzero for high. When reading the value
218 of an output pin, the value returned should be what's seen on the pin. That
219 won't always match the specified output value, because of issues including
220 open-drain signaling and output latencies.
222 The get/set calls do not return errors because "invalid GPIO" should have been
223 reported earlier from gpiod_direction_*(). However, note that not all platforms
224 can read the value of output pins; those that can't should always return zero.
225 Also, using these calls for GPIOs that can't safely be accessed without sleeping
226 (see below) is an error.
229 GPIO Access That May Sleep
230 --------------------------
231 Some GPIO controllers must be accessed using message based buses like I2C or
232 SPI. Commands to read or write those GPIO values require waiting to get to the
233 head of a queue to transmit a command and get its response. This requires
234 sleeping, which can't be done from inside IRQ handlers.
236 Platforms that support this type of GPIO distinguish them from other GPIOs by
237 returning nonzero from this call::
239         int gpiod_cansleep(const struct gpio_desc *desc)
241 To access such GPIOs, a different set of accessors is defined::
243         int gpiod_get_value_cansleep(const struct gpio_desc *desc)
244         void gpiod_set_value_cansleep(struct gpio_desc *desc, int value)
246 Accessing such GPIOs requires a context which may sleep, for example a threaded
247 IRQ handler, and those accessors must be used instead of spinlock-safe
248 accessors without the cansleep() name suffix.
250 Other than the fact that these accessors might sleep, and will work on GPIOs
251 that can't be accessed from hardIRQ handlers, these calls act the same as the
252 spinlock-safe calls.
255 The active low and open drain semantics
256 ---------------------------------------
257 As a consumer should not have to care about the physical line level, all of the
258 gpiod_set_value_xxx() or gpiod_set_array_value_xxx() functions operate with
259 the *logical* value. With this they take the active low property into account.
260 This means that they check whether the GPIO is configured to be active low,
261 and if so, they manipulate the passed value before the physical line level is
262 driven.
264 The same is applicable for open drain or open source output lines: those do not
265 actively drive their output high (open drain) or low (open source), they just
266 switch their output to a high impedance value. The consumer should not need to
267 care. (For details read about open drain in driver.txt.)
269 With this, all the gpiod_set_(array)_value_xxx() functions interpret the
270 parameter "value" as "asserted" ("1") or "de-asserted" ("0"). The physical line
271 level will be driven accordingly.
273 As an example, if the active low property for a dedicated GPIO is set, and the
274 gpiod_set_(array)_value_xxx() passes "asserted" ("1"), the physical line level
275 will be driven low.
277 To summarize::
279   Function (example)                 line property          physical line
280   gpiod_set_raw_value(desc, 0);      don't care             low
281   gpiod_set_raw_value(desc, 1);      don't care             high
282   gpiod_set_value(desc, 0);          default (active high)  low
283   gpiod_set_value(desc, 1);          default (active high)  high
284   gpiod_set_value(desc, 0);          active low             high
285   gpiod_set_value(desc, 1);          active low             low
286   gpiod_set_value(desc, 0);          open drain             low
287   gpiod_set_value(desc, 1);          open drain             high impedance
288   gpiod_set_value(desc, 0);          open source            high impedance
289   gpiod_set_value(desc, 1);          open source            high
291 It is possible to override these semantics using the set_raw/get_raw functions
292 but it should be avoided as much as possible, especially by system-agnostic drivers
293 which should not need to care about the actual physical line level and worry about
294 the logical value instead.
297 Accessing raw GPIO values
298 -------------------------
299 Consumers exist that need to manage the logical state of a GPIO line, i.e. the value
300 their device will actually receive, no matter what lies between it and the GPIO
301 line.
303 The following set of calls ignore the active-low or open drain property of a GPIO and
304 work on the raw line value::
306         int gpiod_get_raw_value(const struct gpio_desc *desc)
307         void gpiod_set_raw_value(struct gpio_desc *desc, int value)
308         int gpiod_get_raw_value_cansleep(const struct gpio_desc *desc)
309         void gpiod_set_raw_value_cansleep(struct gpio_desc *desc, int value)
310         int gpiod_direction_output_raw(struct gpio_desc *desc, int value)
312 The active low state of a GPIO can also be queried using the following call::
314         int gpiod_is_active_low(const struct gpio_desc *desc)
316 Note that these functions should only be used with great moderation; a driver
317 should not have to care about the physical line level or open drain semantics.
320 Access multiple GPIOs with a single function call
321 -------------------------------------------------
322 The following functions get or set the values of an array of GPIOs::
324         int gpiod_get_array_value(unsigned int array_size,
325                                   struct gpio_desc **desc_array,
326                                   struct gpio_array *array_info,
327                                   unsigned long *value_bitmap);
328         int gpiod_get_raw_array_value(unsigned int array_size,
329                                       struct gpio_desc **desc_array,
330                                       struct gpio_array *array_info,
331                                       unsigned long *value_bitmap);
332         int gpiod_get_array_value_cansleep(unsigned int array_size,
333                                            struct gpio_desc **desc_array,
334                                            struct gpio_array *array_info,
335                                            unsigned long *value_bitmap);
336         int gpiod_get_raw_array_value_cansleep(unsigned int array_size,
337                                            struct gpio_desc **desc_array,
338                                            struct gpio_array *array_info,
339                                            unsigned long *value_bitmap);
341         int gpiod_set_array_value(unsigned int array_size,
342                                   struct gpio_desc **desc_array,
343                                   struct gpio_array *array_info,
344                                   unsigned long *value_bitmap)
345         int gpiod_set_raw_array_value(unsigned int array_size,
346                                       struct gpio_desc **desc_array,
347                                       struct gpio_array *array_info,
348                                       unsigned long *value_bitmap)
349         int gpiod_set_array_value_cansleep(unsigned int array_size,
350                                            struct gpio_desc **desc_array,
351                                            struct gpio_array *array_info,
352                                            unsigned long *value_bitmap)
353         int gpiod_set_raw_array_value_cansleep(unsigned int array_size,
354                                                struct gpio_desc **desc_array,
355                                                struct gpio_array *array_info,
356                                                unsigned long *value_bitmap)
358 The array can be an arbitrary set of GPIOs. The functions will try to access
359 GPIOs belonging to the same bank or chip simultaneously if supported by the
360 corresponding chip driver. In that case a significantly improved performance
361 can be expected. If simultaneous access is not possible the GPIOs will be
362 accessed sequentially.
364 The functions take three arguments:
365         * array_size    - the number of array elements
366         * desc_array    - an array of GPIO descriptors
367         * array_info    - optional information obtained from gpiod_get_array()
368         * value_bitmap  - a bitmap to store the GPIOs' values (get) or
369                           a bitmap of values to assign to the GPIOs (set)
371 The descriptor array can be obtained using the gpiod_get_array() function
372 or one of its variants. If the group of descriptors returned by that function
373 matches the desired group of GPIOs, those GPIOs can be accessed by simply using
374 the struct gpio_descs returned by gpiod_get_array()::
376         struct gpio_descs *my_gpio_descs = gpiod_get_array(...);
377         gpiod_set_array_value(my_gpio_descs->ndescs, my_gpio_descs->desc,
378                               my_gpio_descs->info, my_gpio_value_bitmap);
380 It is also possible to access a completely arbitrary array of descriptors. The
381 descriptors may be obtained using any combination of gpiod_get() and
382 gpiod_get_array(). Afterwards the array of descriptors has to be setup
383 manually before it can be passed to one of the above functions.  In that case,
384 array_info should be set to NULL.
386 Note that for optimal performance GPIOs belonging to the same chip should be
387 contiguous within the array of descriptors.
389 Still better performance may be achieved if array indexes of the descriptors
390 match hardware pin numbers of a single chip.  If an array passed to a get/set
391 array function matches the one obtained from gpiod_get_array() and array_info
392 associated with the array is also passed, the function may take a fast bitmap
393 processing path, passing the value_bitmap argument directly to the respective
394 .get/set_multiple() callback of the chip.  That allows for utilization of GPIO
395 banks as data I/O ports without much loss of performance.
397 The return value of gpiod_get_array_value() and its variants is 0 on success
398 or negative on error. Note the difference to gpiod_get_value(), which returns
399 0 or 1 on success to convey the GPIO value. With the array functions, the GPIO
400 values are stored in value_array rather than passed back as return value.
403 GPIOs mapped to IRQs
404 --------------------
405 GPIO lines can quite often be used as IRQs. You can get the IRQ number
406 corresponding to a given GPIO using the following call::
408         int gpiod_to_irq(const struct gpio_desc *desc)
410 It will return an IRQ number, or a negative errno code if the mapping can't be
411 done (most likely because that particular GPIO cannot be used as IRQ). It is an
412 unchecked error to use a GPIO that wasn't set up as an input using
413 gpiod_direction_input(), or to use an IRQ number that didn't originally come
414 from gpiod_to_irq(). gpiod_to_irq() is not allowed to sleep.
416 Non-error values returned from gpiod_to_irq() can be passed to request_irq() or
417 free_irq(). They will often be stored into IRQ resources for platform devices,
418 by the board-specific initialization code. Note that IRQ trigger options are
419 part of the IRQ interface, e.g. IRQF_TRIGGER_FALLING, as are system wakeup
420 capabilities.
423 GPIOs and ACPI
424 ==============
426 On ACPI systems, GPIOs are described by GpioIo()/GpioInt() resources listed by
427 the _CRS configuration objects of devices.  Those resources do not provide
428 connection IDs (names) for GPIOs, so it is necessary to use an additional
429 mechanism for this purpose.
431 Systems compliant with ACPI 5.1 or newer may provide a _DSD configuration object
432 which, among other things, may be used to provide connection IDs for specific
433 GPIOs described by the GpioIo()/GpioInt() resources in _CRS.  If that is the
434 case, it will be handled by the GPIO subsystem automatically.  However, if the
435 _DSD is not present, the mappings between GpioIo()/GpioInt() resources and GPIO
436 connection IDs need to be provided by device drivers.
438 For details refer to Documentation/firmware-guide/acpi/gpio-properties.rst
441 Interacting With the Legacy GPIO Subsystem
442 ==========================================
443 Many kernel subsystems still handle GPIOs using the legacy integer-based
444 interface. Although it is strongly encouraged to upgrade them to the safer
445 descriptor-based API, the following two functions allow you to convert a GPIO
446 descriptor into the GPIO integer namespace and vice-versa::
448         int desc_to_gpio(const struct gpio_desc *desc)
449         struct gpio_desc *gpio_to_desc(unsigned gpio)
451 The GPIO number returned by desc_to_gpio() can be safely used as long as the
452 GPIO descriptor has not been freed. All the same, a GPIO number passed to
453 gpio_to_desc() must have been properly acquired, and usage of the returned GPIO
454 descriptor is only possible after the GPIO number has been released.
456 Freeing a GPIO obtained by one API with the other API is forbidden and an
457 unchecked error.