pinctrl: move generic functions to the pinctrl_ namespace
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / pinctrl.txt
blob2e7132355db8ca022f39e708d80d837ce9e54229
1 PINCTRL (PIN CONTROL) subsystem
2 This document outlines the pin control subsystem in Linux
4 This subsystem deals with:
6 - Enumerating and naming controllable pins
8 - Multiplexing of pins, pads, fingers (etc) see below for details
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.
14 Top-level interface
15 ===================
17 Definition of PIN CONTROLLER:
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.
23 Definition of PIN:
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.
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.
36 Here is an example of a PGA (Pin Grid Array) chip seen from underneath:
38         A   B   C   D   E   F   G   H
40    8    o   o   o   o   o   o   o   o
42    7    o   o   o   o   o   o   o   o
44    6    o   o   o   o   o   o   o   o
46    5    o   o   o   o   o   o   o   o
48    4    o   o   o   o   o   o   o   o
50    3    o   o   o   o   o   o   o   o
52    2    o   o   o   o   o   o   o   o
54    1    o   o   o   o   o   o   o   o
56 To register a pin controller and name all the pins on this package we can do
57 this in our driver:
59 #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
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"),
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,
79 int __init foo_probe(void)
81         struct pinctrl_dev *pctl;
83         pctl = pinctrl_register(&foo_desc, <PARENT>, NULL);
84         if (IS_ERR(pctl))
85                 pr_err("could not register foo pin driver\n");
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.
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.
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):
108      0 ..... 104
109    466        105
110      .        .
111      .        .
112    358        224
113     357 .... 225
116 Pin groups
117 ==========
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.
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 }.
127 These two groups are presented to the pin control subsystem by implementing
128 some generic pinctrl_ops like this:
130 #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
132 struct foo_group {
133         const char *name;
134         const unsigned int *pins;
135         const unsigned num_pins;
138 static const unsigned int spi0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };
139 static const unsigned int i2c0_pins[] = { 24, 25 };
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         },
155 static int foo_list_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
157         if (selector >= ARRAY_SIZE(foo_groups))
158                 return -EINVAL;
159         return 0;
162 static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,
163                                        unsigned selector)
165         return foo_groups[selector].name;
168 static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
169                                unsigned ** const pins,
170                                unsigned * const num_pins)
172         *pins = (unsigned *) foo_groups[selector].pins;
173         *num_pins = foo_groups[selector].num_pins;
174         return 0;
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,
184 static struct pinctrl_desc foo_desc = {
185        ...
186        .pctlops = &foo_pctrl_ops,
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.
198 Pin configuration
199 =================
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.
209 For example, a platform may do this:
211 #include <linux/pinctrl/consumer.h>
213 ret = pin_config_set("foo-dev", "FOO_GPIO_PIN", PLATFORM_X_PULL_UP);
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:
218 #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
219 #include <linux/pinctrl/pinconf.h>
220 #include "platform_x_pindefs.h"
222 static int foo_pin_config_get(struct pinctrl_dev *pctldev,
223                     unsigned offset,
224                     unsigned long *config)
226         struct my_conftype conf;
228         ... Find setting for pin @ offset ...
230         *config = (unsigned long) conf;
233 static int foo_pin_config_set(struct pinctrl_dev *pctldev,
234                     unsigned offset,
235                     unsigned long config)
237         struct my_conftype *conf = (struct my_conftype *) config;
239         switch (conf) {
240                 case PLATFORM_X_PULL_UP:
241                 ...
242                 }
243         }
246 static int foo_pin_config_group_get (struct pinctrl_dev *pctldev,
247                     unsigned selector,
248                     unsigned long *config)
250         ...
253 static int foo_pin_config_group_set (struct pinctrl_dev *pctldev,
254                     unsigned selector,
255                     unsigned long config)
257         ...
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,
267 /* Pin config operations are handled by some pin controller */
268 static struct pinctrl_desc foo_desc = {
269         ...
270         .confops = &foo_pconf_ops,
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.
282 Interaction with the GPIO subsystem
283 ===================================
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.
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:
296 struct gpio_chip chip_a;
297 struct gpio_chip chip_b;
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;
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;
318         struct pinctrl_dev *pctl;
319         ...
320         pinctrl_add_gpio_range(pctl, &gpio_range_a);
321         pinctrl_add_gpio_range(pctl, &gpio_range_b);
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.
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.
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:
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]
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.
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.
358 PINMUX interfaces
359 =================
361 These calls use the pinmux_* naming prefix.  No other calls should use that
362 prefix.
365 What is pinmuxing?
366 ==================
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.
376 Here is an example of a PGA (Pin Grid Array) chip seen from underneath:
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       +-------+-------+-------+---+---+
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.
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.
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 }.
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.
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.
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.
432 Pinmux conventions
433 ==================
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.
441 Definitions:
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.
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.
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.
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.
462   Group names must be unique per pin controller, no two groups on the same
463   controller may have the same name.
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:
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
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.
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.)
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:
492   {
493     {"map-spi0", spi0, pinctrl0, fspi0, gspi0},
494     {"map-i2c0", i2c0, pinctrl0, fi2c0, gi2c0}
495   }
497   Every map must be assigned a symbolic name, pin controller and function.
498   The group is not compulsory - if it is omitted the first group presented by
499   the driver as applicable for the function will be selected, which is
500   useful for simple cases.
502   The device name is present in map entries tied to specific devices. Maps
503   without device names are referred to as SYSTEM pinmuxes, such as can be taken
504   by the machine implementation on boot and not tied to any specific device.
506   It is possible to map several groups to the same combination of device,
507   pin controller and function. This is for cases where a certain function on
508   a certain pin controller may use different sets of pins in different
509   configurations.
511 - PINS for a certain FUNCTION using a certain PIN GROUP on a certain
512   PIN CONTROLLER are provided on a first-come first-serve basis, so if some
513   other device mux setting or GPIO pin request has already taken your physical
514   pin, you will be denied the use of it. To get (activate) a new setting, the
515   old one has to be put (deactivated) first.
517 Sometimes the documentation and hardware registers will be oriented around
518 pads (or "fingers") rather than pins - these are the soldering surfaces on the
519 silicon inside the package, and may or may not match the actual number of
520 pins/balls underneath the capsule. Pick some enumeration that makes sense to
521 you. Define enumerators only for the pins you can control if that makes sense.
523 Assumptions:
525 We assume that the number of possible function maps to pin groups is limited by
526 the hardware. I.e. we assume that there is no system where any function can be
527 mapped to any pin, like in a phone exchange. So the available pins groups for
528 a certain function will be limited to a few choices (say up to eight or so),
529 not hundreds or any amount of choices. This is the characteristic we have found
530 by inspecting available pinmux hardware, and a necessary assumption since we
531 expect pinmux drivers to present *all* possible function vs pin group mappings
532 to the subsystem.
535 Pinmux drivers
536 ==============
538 The pinmux core takes care of preventing conflicts on pins and calling
539 the pin controller driver to execute different settings.
541 It is the responsibility of the pinmux driver to impose further restrictions
542 (say for example infer electronic limitations due to load etc) to determine
543 whether or not the requested function can actually be allowed, and in case it
544 is possible to perform the requested mux setting, poke the hardware so that
545 this happens.
547 Pinmux drivers are required to supply a few callback functions, some are
548 optional. Usually the enable() and disable() functions are implemented,
549 writing values into some certain registers to activate a certain mux setting
550 for a certain pin.
552 A simple driver for the above example will work by setting bits 0, 1, 2, 3 or 4
553 into some register named MUX to select a certain function with a certain
554 group of pins would work something like this:
556 #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
557 #include <linux/pinctrl/pinmux.h>
559 struct foo_group {
560         const char *name;
561         const unsigned int *pins;
562         const unsigned num_pins;
565 static const unsigned spi0_0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };
566 static const unsigned spi0_1_pins[] = { 38, 46, 54, 62 };
567 static const unsigned i2c0_pins[] = { 24, 25 };
568 static const unsigned mmc0_1_pins[] = { 56, 57 };
569 static const unsigned mmc0_2_pins[] = { 58, 59 };
570 static const unsigned mmc0_3_pins[] = { 60, 61, 62, 63 };
572 static const struct foo_group foo_groups[] = {
573         {
574                 .name = "spi0_0_grp",
575                 .pins = spi0_0_pins,
576                 .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_0_pins),
577         },
578         {
579                 .name = "spi0_1_grp",
580                 .pins = spi0_1_pins,
581                 .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_1_pins),
582         },
583         {
584                 .name = "i2c0_grp",
585                 .pins = i2c0_pins,
586                 .num_pins = ARRAY_SIZE(i2c0_pins),
587         },
588         {
589                 .name = "mmc0_1_grp",
590                 .pins = mmc0_1_pins,
591                 .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_1_pins),
592         },
593         {
594                 .name = "mmc0_2_grp",
595                 .pins = mmc0_2_pins,
596                 .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_2_pins),
597         },
598         {
599                 .name = "mmc0_3_grp",
600                 .pins = mmc0_3_pins,
601                 .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_3_pins),
602         },
606 static int foo_list_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
608         if (selector >= ARRAY_SIZE(foo_groups))
609                 return -EINVAL;
610         return 0;
613 static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,
614                                        unsigned selector)
616         return foo_groups[selector].name;
619 static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
620                                unsigned ** const pins,
621                                unsigned * const num_pins)
623         *pins = (unsigned *) foo_groups[selector].pins;
624         *num_pins = foo_groups[selector].num_pins;
625         return 0;
628 static struct pinctrl_ops foo_pctrl_ops = {
629         .list_groups = foo_list_groups,
630         .get_group_name = foo_get_group_name,
631         .get_group_pins = foo_get_group_pins,
634 struct foo_pmx_func {
635         const char *name;
636         const char * const *groups;
637         const unsigned num_groups;
640 static const char * const spi0_groups[] = { "spi0_1_grp" };
641 static const char * const i2c0_groups[] = { "i2c0_grp" };
642 static const char * const mmc0_groups[] = { "mmc0_1_grp", "mmc0_2_grp",
643                                         "mmc0_3_grp" };
645 static const struct foo_pmx_func foo_functions[] = {
646         {
647                 .name = "spi0",
648                 .groups = spi0_groups,
649                 .num_groups = ARRAY_SIZE(spi0_groups),
650         },
651         {
652                 .name = "i2c0",
653                 .groups = i2c0_groups,
654                 .num_groups = ARRAY_SIZE(i2c0_groups),
655         },
656         {
657                 .name = "mmc0",
658                 .groups = mmc0_groups,
659                 .num_groups = ARRAY_SIZE(mmc0_groups),
660         },
663 int foo_list_funcs(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
665         if (selector >= ARRAY_SIZE(foo_functions))
666                 return -EINVAL;
667         return 0;
670 const char *foo_get_fname(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
672         return foo_functions[selector].name;
675 static int foo_get_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
676                           const char * const **groups,
677                           unsigned * const num_groups)
679         *groups = foo_functions[selector].groups;
680         *num_groups = foo_functions[selector].num_groups;
681         return 0;
684 int foo_enable(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
685                 unsigned group)
687         u8 regbit = (1 << selector + group);
689         writeb((readb(MUX)|regbit), MUX)
690         return 0;
693 void foo_disable(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
694                 unsigned group)
696         u8 regbit = (1 << selector + group);
698         writeb((readb(MUX) & ~(regbit)), MUX)
699         return 0;
702 struct pinmux_ops foo_pmxops = {
703         .list_functions = foo_list_funcs,
704         .get_function_name = foo_get_fname,
705         .get_function_groups = foo_get_groups,
706         .enable = foo_enable,
707         .disable = foo_disable,
710 /* Pinmux operations are handled by some pin controller */
711 static struct pinctrl_desc foo_desc = {
712         ...
713         .pctlops = &foo_pctrl_ops,
714         .pmxops = &foo_pmxops,
717 In the example activating muxing 0 and 1 at the same time setting bits
718 0 and 1, uses one pin in common so they would collide.
720 The beauty of the pinmux subsystem is that since it keeps track of all
721 pins and who is using them, it will already have denied an impossible
722 request like that, so the driver does not need to worry about such
723 things - when it gets a selector passed in, the pinmux subsystem makes
724 sure no other device or GPIO assignment is already using the selected
725 pins. Thus bits 0 and 1 in the control register will never be set at the
726 same time.
728 All the above functions are mandatory to implement for a pinmux driver.
731 Pin control interaction with the GPIO subsystem
732 ===============================================
734 The public pinmux API contains two functions named pinctrl_request_gpio()
735 and pinctrl_free_gpio(). These two functions shall *ONLY* be called from
736 gpiolib-based drivers as part of their gpio_request() and
737 gpio_free() semantics. Likewise the pinctrl_gpio_direction_[input|output]
738 shall only be called from within respective gpio_direction_[input|output]
739 gpiolib implementation.
741 NOTE that platforms and individual drivers shall *NOT* request GPIO pins to be
742 controlled e.g. muxed in. Instead, implement a proper gpiolib driver and have
743 that driver request proper muxing and other control for its pins.
745 The function list could become long, especially if you can convert every
746 individual pin into a GPIO pin independent of any other pins, and then try
747 the approach to define every pin as a function.
749 In this case, the function array would become 64 entries for each GPIO
750 setting and then the device functions.
752 For this reason there are two functions a pin control driver can implement
753 to enable only GPIO on an individual pin: .gpio_request_enable() and
754 .gpio_disable_free().
756 This function will pass in the affected GPIO range identified by the pin
757 controller core, so you know which GPIO pins are being affected by the request
758 operation.
760 If your driver needs to have an indication from the framework of whether the
761 GPIO pin shall be used for input or output you can implement the
762 .gpio_set_direction() function. As described this shall be called from the
763 gpiolib driver and the affected GPIO range, pin offset and desired direction
764 will be passed along to this function.
766 Alternatively to using these special functions, it is fully allowed to use
767 named functions for each GPIO pin, the pinctrl_request_gpio() will attempt to
768 obtain the function "gpioN" where "N" is the global GPIO pin number if no
769 special GPIO-handler is registered.
772 Pinmux board/machine configuration
773 ==================================
775 Boards and machines define how a certain complete running system is put
776 together, including how GPIOs and devices are muxed, how regulators are
777 constrained and how the clock tree looks. Of course pinmux settings are also
778 part of this.
780 A pinmux config for a machine looks pretty much like a simple regulator
781 configuration, so for the example array above we want to enable i2c and
782 spi on the second function mapping:
784 #include <linux/pinctrl/machine.h>
786 static const struct pinctrl_map __initdata mapping[] = {
787         {
788                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
789                 .function = "spi0",
790                 .dev_name = "foo-spi.0",
791         },
792         {
793                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
794                 .function = "i2c0",
795                 .dev_name = "foo-i2c.0",
796         },
797         {
798                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
799                 .function = "mmc0",
800                 .dev_name = "foo-mmc.0",
801         },
804 The dev_name here matches to the unique device name that can be used to look
805 up the device struct (just like with clockdev or regulators). The function name
806 must match a function provided by the pinmux driver handling this pin range.
808 As you can see we may have several pin controllers on the system and thus
809 we need to specify which one of them that contain the functions we wish
810 to map.
812 You register this pinmux mapping to the pinmux subsystem by simply:
814        ret = pinctrl_register_mappings(mapping, ARRAY_SIZE(mapping));
816 Since the above construct is pretty common there is a helper macro to make
817 it even more compact which assumes you want to use pinctrl-foo and position
818 0 for mapping, for example:
820 static struct pinctrl_map __initdata mapping[] = {
821        PIN_MAP("I2CMAP", "pinctrl-foo", "i2c0", "foo-i2c.0"),
825 Complex mappings
826 ================
828 As it is possible to map a function to different groups of pins an optional
829 .group can be specified like this:
833         .name = "spi0-pos-A",
834         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
835         .function = "spi0",
836         .group = "spi0_0_grp",
837         .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         .dev_name = "foo-spi.0",
848 This example mapping is used to switch between two positions for spi0 at
849 runtime, as described further below under the heading "Runtime pinmuxing".
851 Further it is possible to match several groups of pins to the same function
852 for a single device, say for example in the mmc0 example above, where you can
853 additively expand the mmc0 bus from 2 to 4 to 8 pins. If we want to use all
854 three groups for a total of 2+2+4 = 8 pins (for an 8-bit MMC bus as is the
855 case), we define a mapping like this:
859         .name = "2bit"
860         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
861         .function = "mmc0",
862         .group = "mmc0_1_grp",
863         .dev_name = "foo-mmc.0",
866         .name = "4bit"
867         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
868         .function = "mmc0",
869         .group = "mmc0_1_grp",
870         .dev_name = "foo-mmc.0",
873         .name = "4bit"
874         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
875         .function = "mmc0",
876         .group = "mmc0_2_grp",
877         .dev_name = "foo-mmc.0",
880         .name = "8bit"
881         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
882         .group = "mmc0_1_grp",
883         .dev_name = "foo-mmc.0",
886         .name = "8bit"
887         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
888         .function = "mmc0",
889         .group = "mmc0_2_grp",
890         .dev_name = "foo-mmc.0",
893         .name = "8bit"
894         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
895         .function = "mmc0",
896         .group = "mmc0_3_grp",
897         .dev_name = "foo-mmc.0",
901 The result of grabbing this mapping from the device with something like
902 this (see next paragraph):
904         p = pinctrl_get(&device, "8bit");
906 Will be that you activate all the three bottom records in the mapping at
907 once. Since they share the same name, pin controller device, funcion and
908 device, and since we allow multiple groups to match to a single device, they
909 all get selected, and they all get enabled and disable simultaneously by the
910 pinmux core.
913 Pinmux requests from drivers
914 ============================
916 Generally it is discouraged to let individual drivers get and enable pin
917 control. So if possible, handle the pin control in platform code or some other
918 place where you have access to all the affected struct device * pointers. In
919 some cases where a driver needs to e.g. switch between different mux mappings
920 at runtime this is not possible.
922 A driver may request a certain control state to be activated, usually just the
923 default state like this:
925 #include <linux/pinctrl/consumer.h>
927 struct foo_state {
928        struct pinctrl *p;
929        ...
932 foo_probe()
934         /* Allocate a state holder named "state" etc */
935         struct pinctrl p;
937         p = pinctrl_get(&device, NULL);
938         if IS_ERR(p)
939                 return PTR_ERR(p);
940         pinctrl_enable(p);
942         state->p = p;
945 foo_remove()
947         pinctrl_disable(state->p);
948         pinctrl_put(state->p);
951 If you want to grab a specific control mapping and not just the first one
952 found for this device you can specify a specific mapping name, for example in
953 the above example the second i2c0 setting: pinctrl_get(&device, "spi0-pos-B");
955 This get/enable/disable/put sequence can just as well be handled by bus drivers
956 if you don't want each and every driver to handle it and you know the
957 arrangement on your bus.
959 The semantics of the get/enable respective disable/put is as follows:
961 - pinctrl_get() is called in process context to reserve the pins affected with
962   a certain mapping and set up the pinmux core and the driver. It will allocate
963   a struct from the kernel memory to hold the pinmux state.
965 - pinctrl_enable()/pinctrl_disable() is quick and can be called from fastpath
966   (irq context) when you quickly want to set up/tear down the hardware muxing
967   when running a device driver. Usually it will just poke some values into a
968   register.
970 - pinctrl_disable() is called in process context to tear down the pin requests
971   and release the state holder struct for the mux setting etc.
973 Usually the pin control core handled the get/put pair and call out to the
974 device drivers bookkeeping operations, like checking available functions and
975 the associated pins, whereas the enable/disable pass on to the pin controller
976 driver which takes care of activating and/or deactivating the mux setting by
977 quickly poking some registers.
979 The pins are allocated for your device when you issue the pinctrl_get() call,
980 after this you should be able to see this in the debugfs listing of all pins.
983 System pin control hogging
984 ==========================
986 A system pin control map entry, i.e. a pin control setting that does not have
987 a device associated with it, can be hogged by the core when the pin controller
988 is registered. This means that the core will attempt to call pinctrl_get() and
989 pinctrl_enable() on it immediately after the pin control device has been
990 registered.
992 This is enabled by simply setting the .hog_on_boot field in the map to true,
993 like this:
996         .name = "POWERMAP"
997         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
998         .function = "power_func",
999         .hog_on_boot = true,
1002 Since it may be common to request the core to hog a few always-applicable
1003 mux settings on the primary pin controller, there is a convenience macro for
1004 this:
1006 PIN_MAP_PRIMARY_SYS_HOG("POWERMAP", "power_func")
1008 This gives the exact same result as the above construction.
1011 Runtime pinmuxing
1012 =================
1014 It is possible to mux a certain function in and out at runtime, say to move
1015 an SPI port from one set of pins to another set of pins. Say for example for
1016 spi0 in the example above, we expose two different groups of pins for the same
1017 function, but with different named in the mapping as described under
1018 "Advanced mapping" above. So we have two mappings named "spi0-pos-A" and
1019 "spi0-pos-B".
1021 This snippet first muxes the function in the pins defined by group A, enables
1022 it, disables and releases it, and muxes it in on the pins defined by group B:
1024 #include <linux/pinctrl/consumer.h>
1026 foo_switch()
1028         struct pinctrl *p;
1030         /* Enable on position A */
1031         p = pinctrl_get(&device, "spi0-pos-A");
1032         if IS_ERR(p)
1033                 return PTR_ERR(p);
1034         pinctrl_enable(p);
1036         /* This releases the pins again */
1037         pinctrl_disable(p);
1038         pinctrl_put(p);
1040         /* Enable on position B */
1041         p = pinctrl_get(&device, "spi0-pos-B");
1042         if IS_ERR(p)
1043                 return PTR_ERR(p);
1044         pinctrl_enable(p);
1045         ...
1048 The above has to be done from process context.