Merge tag 'intel-gpio-v6.10-1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/andy...
[linux-2.6-block.git] / Documentation / driver-api / gpio / legacy.rst
1 ======================
2 Legacy GPIO Interfaces
3 ======================
4
5 This provides an overview of GPIO access conventions on Linux.
6
7 These calls use the gpio_* naming prefix.  No other calls should use that
8 prefix, or the related __gpio_* prefix.
9
10
11 What is a GPIO?
12 ===============
13 A "General Purpose Input/Output" (GPIO) is a flexible software-controlled
14 digital signal.  They are provided from many kinds of chip, and are familiar
15 to Linux developers working with embedded and custom hardware.  Each GPIO
16 represents a bit connected to a particular pin, or "ball" on Ball Grid Array
17 (BGA) packages.  Board schematics show which external hardware connects to
18 which GPIOs.  Drivers can be written generically, so that board setup code
19 passes such pin configuration data to drivers.
20
21 System-on-Chip (SOC) processors heavily rely on GPIOs.  In some cases, every
22 non-dedicated pin can be configured as a GPIO; and most chips have at least
23 several dozen of them.  Programmable logic devices (like FPGAs) can easily
24 provide GPIOs; multifunction chips like power managers, and audio codecs
25 often have a few such pins to help with pin scarcity on SOCs; and there are
26 also "GPIO Expander" chips that connect using the I2C or SPI serial busses.
27 Most PC southbridges have a few dozen GPIO-capable pins (with only the BIOS
28 firmware knowing how they're used).
29
30 The exact capabilities of GPIOs vary between systems.  Common options:
31
32   - Output values are writable (high=1, low=0).  Some chips also have
33     options about how that value is driven, so that for example only one
34     value might be driven ... supporting "wire-OR" and similar schemes
35     for the other value (notably, "open drain" signaling).
36
37   - Input values are likewise readable (1, 0).  Some chips support readback
38     of pins configured as "output", which is very useful in such "wire-OR"
39     cases (to support bidirectional signaling).  GPIO controllers may have
40     input de-glitch/debounce logic, sometimes with software controls.
41
42   - Inputs can often be used as IRQ signals, often edge triggered but
43     sometimes level triggered.  Such IRQs may be configurable as system
44     wakeup events, to wake the system from a low power state.
45
46   - Usually a GPIO will be configurable as either input or output, as needed
47     by different product boards; single direction ones exist too.
48
49   - Most GPIOs can be accessed while holding spinlocks, but those accessed
50     through a serial bus normally can't.  Some systems support both types.
51
52 On a given board each GPIO is used for one specific purpose like monitoring
53 MMC/SD card insertion/removal, detecting card writeprotect status, driving
54 a LED, configuring a transceiver, bitbanging a serial bus, poking a hardware
55 watchdog, sensing a switch, and so on.
56
57
58 GPIO conventions
59 ================
60 Note that this is called a "convention" because you don't need to do it this
61 way, and it's no crime if you don't.  There **are** cases where portability
62 is not the main issue; GPIOs are often used for the kind of board-specific
63 glue logic that may even change between board revisions, and can't ever be
64 used on a board that's wired differently.  Only least-common-denominator
65 functionality can be very portable.  Other features are platform-specific,
66 and that can be critical for glue logic.
67
68 Plus, this doesn't require any implementation framework, just an interface.
69 One platform might implement it as simple inline functions accessing chip
70 registers; another might implement it by delegating through abstractions
71 used for several very different kinds of GPIO controller.  (There is some
72 optional code supporting such an implementation strategy, described later
73 in this document, but drivers acting as clients to the GPIO interface must
74 not care how it's implemented.)
75
76 That said, if the convention is supported on their platform, drivers should
77 use it when possible.  Platforms must select GPIOLIB if GPIO functionality
78 is strictly required.  Drivers that can't work without
79 standard GPIO calls should have Kconfig entries which depend on GPIOLIB.  The
80 GPIO calls are available, either as "real code" or as optimized-away stubs,
81 when drivers use the include file:
82
83         #include <linux/gpio.h>
84
85 If you stick to this convention then it'll be easier for other developers to
86 see what your code is doing, and help maintain it.
87
88 Note that these operations include I/O barriers on platforms which need to
89 use them; drivers don't need to add them explicitly.
90
91
92 Identifying GPIOs
93 -----------------
94 GPIOs are identified by unsigned integers in the range 0..MAX_INT.  That
95 reserves "negative" numbers for other purposes like marking signals as
96 "not available on this board", or indicating faults.  Code that doesn't
97 touch the underlying hardware treats these integers as opaque cookies.
98
99 Platforms define how they use those integers, and usually #define symbols
100 for the GPIO lines so that board-specific setup code directly corresponds
101 to the relevant schematics.  In contrast, drivers should only use GPIO
102 numbers passed to them from that setup code, using platform_data to hold
103 board-specific pin configuration data (along with other board specific
104 data they need).  That avoids portability problems.
105
106 So for example one platform uses numbers 32-159 for GPIOs; while another
107 uses numbers 0..63 with one set of GPIO controllers, 64-79 with another
108 type of GPIO controller, and on one particular board 80-95 with an FPGA.
109 The numbers need not be contiguous; either of those platforms could also
110 use numbers 2000-2063 to identify GPIOs in a bank of I2C GPIO expanders.
111
112 If you want to initialize a structure with an invalid GPIO number, use
113 some negative number (perhaps "-EINVAL"); that will never be valid.  To
114 test if such number from such a structure could reference a GPIO, you
115 may use this predicate:
116
117         int gpio_is_valid(int number);
118
119 A number that's not valid will be rejected by calls which may request
120 or free GPIOs (see below).  Other numbers may also be rejected; for
121 example, a number might be valid but temporarily unused on a given board.
122
123 Whether a platform supports multiple GPIO controllers is a platform-specific
124 implementation issue, as are whether that support can leave "holes" in the space
125 of GPIO numbers, and whether new controllers can be added at runtime.  Such issues
126 can affect things including whether adjacent GPIO numbers are both valid.
127
128 Using GPIOs
129 -----------
130 The first thing a system should do with a GPIO is allocate it, using
131 the gpio_request() call; see later.
132
133 One of the next things to do with a GPIO, often in board setup code when
134 setting up a platform_device using the GPIO, is mark its direction::
135
136         /* set as input or output, returning 0 or negative errno */
137         int gpio_direction_input(unsigned gpio);
138         int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);
139
140 The return value is zero for success, else a negative errno.  It should
141 be checked, since the get/set calls don't have error returns and since
142 misconfiguration is possible.  You should normally issue these calls from
143 a task context.  However, for spinlock-safe GPIOs it's OK to use them
144 before tasking is enabled, as part of early board setup.
145
146 For output GPIOs, the value provided becomes the initial output value.
147 This helps avoid signal glitching during system startup.
148
149 For compatibility with legacy interfaces to GPIOs, setting the direction
150 of a GPIO implicitly requests that GPIO (see below) if it has not been
151 requested already.  That compatibility is being removed from the optional
152 gpiolib framework.
153
154 Setting the direction can fail if the GPIO number is invalid, or when
155 that particular GPIO can't be used in that mode.  It's generally a bad
156 idea to rely on boot firmware to have set the direction correctly, since
157 it probably wasn't validated to do more than boot Linux.  (Similarly,
158 that board setup code probably needs to multiplex that pin as a GPIO,
159 and configure pullups/pulldowns appropriately.)
160
161
162 Spinlock-Safe GPIO access
163 -------------------------
164 Most GPIO controllers can be accessed with memory read/write instructions.
165 Those don't need to sleep, and can safely be done from inside hard
166 (nonthreaded) IRQ handlers and similar contexts.
167
168 Use the following calls to access such GPIOs::
169
170         /* GPIO INPUT:  return zero or nonzero */
171         int gpio_get_value(unsigned gpio);
172
173         /* GPIO OUTPUT */
174         void gpio_set_value(unsigned gpio, int value);
175
176 The values are boolean, zero for low, nonzero for high.  When reading the
177 value of an output pin, the value returned should be what's seen on the
178 pin ... that won't always match the specified output value, because of
179 issues including open-drain signaling and output latencies.
180
181 The get/set calls have no error returns because "invalid GPIO" should have
182 been reported earlier from gpio_direction_*().  However, note that not all
183 platforms can read the value of output pins; those that can't should always
184 return zero.  Also, using these calls for GPIOs that can't safely be accessed
185 without sleeping (see below) is an error.
186
187 Platform-specific implementations are encouraged to optimize the two
188 calls to access the GPIO value in cases where the GPIO number (and for
189 output, value) are constant.  It's normal for them to need only a couple
190 of instructions in such cases (reading or writing a hardware register),
191 and not to need spinlocks.  Such optimized calls can make bitbanging
192 applications a lot more efficient (in both space and time) than spending
193 dozens of instructions on subroutine calls.
194
195
196 GPIO access that may sleep
197 --------------------------
198 Some GPIO controllers must be accessed using message based busses like I2C
199 or SPI.  Commands to read or write those GPIO values require waiting to
200 get to the head of a queue to transmit a command and get its response.
201 This requires sleeping, which can't be done from inside IRQ handlers.
202 To access such GPIOs, a different set of accessors is defined::
203
204         /* GPIO INPUT:  return zero or nonzero, might sleep */
205         int gpio_get_value_cansleep(unsigned gpio);
206
207         /* GPIO OUTPUT, might sleep */
208         void gpio_set_value_cansleep(unsigned gpio, int value);
209
210 Accessing such GPIOs requires a context which may sleep,  for example
211 a threaded IRQ handler, and those accessors must be used instead of
212 spinlock-safe accessors without the cansleep() name suffix.
213
214 Other than the fact that these accessors might sleep, and will work
215 on GPIOs that can't be accessed from hardIRQ handlers, these calls act
216 the same as the spinlock-safe calls.
217
218 **IN ADDITION** calls to setup and configure such GPIOs must be made
219 from contexts which may sleep, since they may need to access the GPIO
220 controller chip too  (These setup calls are usually made from board
221 setup or driver probe/teardown code, so this is an easy constraint.)::
222
223                 gpio_direction_input()
224                 gpio_direction_output()
225                 gpio_request()
226
227         ##      gpio_request_one()
228
229                 gpio_free()
230
231
232 Claiming and Releasing GPIOs
233 ----------------------------
234 To help catch system configuration errors, two calls are defined::
235
236         /* request GPIO, returning 0 or negative errno.
237          * non-null labels may be useful for diagnostics.
238          */
239         int gpio_request(unsigned gpio, const char *label);
240
241         /* release previously-claimed GPIO */
242         void gpio_free(unsigned gpio);
243
244 Passing invalid GPIO numbers to gpio_request() will fail, as will requesting
245 GPIOs that have already been claimed with that call.  The return value of
246 gpio_request() must be checked.  You should normally issue these calls from
247 a task context.  However, for spinlock-safe GPIOs it's OK to request GPIOs
248 before tasking is enabled, as part of early board setup.
249
250 These calls serve two basic purposes.  One is marking the signals which
251 are actually in use as GPIOs, for better diagnostics; systems may have
252 several hundred potential GPIOs, but often only a dozen are used on any
253 given board.  Another is to catch conflicts, identifying errors when
254 (a) two or more drivers wrongly think they have exclusive use of that
255 signal, or (b) something wrongly believes it's safe to remove drivers
256 needed to manage a signal that's in active use.  That is, requesting a
257 GPIO can serve as a kind of lock.
258
259 Some platforms may also use knowledge about what GPIOs are active for
260 power management, such as by powering down unused chip sectors and, more
261 easily, gating off unused clocks.
262
263 For GPIOs that use pins known to the pinctrl subsystem, that subsystem should
264 be informed of their use; a gpiolib driver's .request() operation may call
265 pinctrl_gpio_request(), and a gpiolib driver's .free() operation may call
266 pinctrl_gpio_free(). The pinctrl subsystem allows a pinctrl_gpio_request()
267 to succeed concurrently with a pin or pingroup being "owned" by a device for
268 pin multiplexing.
269
270 Any programming of pin multiplexing hardware that is needed to route the
271 GPIO signal to the appropriate pin should occur within a GPIO driver's
272 .direction_input() or .direction_output() operations, and occur after any
273 setup of an output GPIO's value. This allows a glitch-free migration from a
274 pin's special function to GPIO. This is sometimes required when using a GPIO
275 to implement a workaround on signals typically driven by a non-GPIO HW block.
276
277 Some platforms allow some or all GPIO signals to be routed to different pins.
278 Similarly, other aspects of the GPIO or pin may need to be configured, such as
279 pullup/pulldown. Platform software should arrange that any such details are
280 configured prior to gpio_request() being called for those GPIOs, e.g. using
281 the pinctrl subsystem's mapping table, so that GPIO users need not be aware
282 of these details.
283
284 Also note that it's your responsibility to have stopped using a GPIO
285 before you free it.
286
287 Considering in most cases GPIOs are actually configured right after they
288 are claimed, three additional calls are defined::
289
290         /* request a single GPIO, with initial configuration specified by
291          * 'flags', identical to gpio_request() wrt other arguments and
292          * return value
293          */
294         int gpio_request_one(unsigned gpio, unsigned long flags, const char *label);
295
296 where 'flags' is currently defined to specify the following properties:
297
298         * GPIOF_DIR_IN          - to configure direction as input
299         * GPIOF_DIR_OUT         - to configure direction as output
300
301         * GPIOF_INIT_LOW        - as output, set initial level to LOW
302         * GPIOF_INIT_HIGH       - as output, set initial level to HIGH
303
304 since GPIOF_INIT_* are only valid when configured as output, so group valid
305 combinations as:
306
307         * GPIOF_IN              - configure as input
308         * GPIOF_OUT_INIT_LOW    - configured as output, initial level LOW
309         * GPIOF_OUT_INIT_HIGH   - configured as output, initial level HIGH
310
311 Further more, to ease the claim/release of multiple GPIOs, 'struct gpio' is
312 introduced to encapsulate all three fields as::
313
314         struct gpio {
315                 unsigned        gpio;
316                 unsigned long   flags;
317                 const char      *label;
318         };
319
320 A typical example of usage::
321
322         static struct gpio leds_gpios[] = {
323                 { 32, GPIOF_OUT_INIT_HIGH, "Power LED" }, /* default to ON */
324                 { 33, GPIOF_OUT_INIT_LOW,  "Green LED" }, /* default to OFF */
325                 { 34, GPIOF_OUT_INIT_LOW,  "Red LED"   }, /* default to OFF */
326                 { 35, GPIOF_OUT_INIT_LOW,  "Blue LED"  }, /* default to OFF */
327                 { ... },
328         };
329
330         err = gpio_request_one(31, GPIOF_IN, "Reset Button");
331         if (err)
332                 ...
333
334
335 GPIOs mapped to IRQs
336 --------------------
337 GPIO numbers are unsigned integers; so are IRQ numbers.  These make up
338 two logically distinct namespaces (GPIO 0 need not use IRQ 0).  You can
339 map between them using calls like::
340
341         /* map GPIO numbers to IRQ numbers */
342         int gpio_to_irq(unsigned gpio);
343
344 Those return either the corresponding number in the other namespace, or
345 else a negative errno code if the mapping can't be done.  (For example,
346 some GPIOs can't be used as IRQs.)  It is an unchecked error to use a GPIO
347 number that wasn't set up as an input using gpio_direction_input(), or
348 to use an IRQ number that didn't originally come from gpio_to_irq().
349
350 These two mapping calls are expected to cost on the order of a single
351 addition or subtraction.  They're not allowed to sleep.
352
353 Non-error values returned from gpio_to_irq() can be passed to request_irq()
354 or free_irq().  They will often be stored into IRQ resources for platform
355 devices, by the board-specific initialization code.  Note that IRQ trigger
356 options are part of the IRQ interface, e.g. IRQF_TRIGGER_FALLING, as are
357 system wakeup capabilities.
358
359
360 Emulating Open Drain Signals
361 ----------------------------
362 Sometimes shared signals need to use "open drain" signaling, where only the
363 low signal level is actually driven.  (That term applies to CMOS transistors;
364 "open collector" is used for TTL.)  A pullup resistor causes the high signal
365 level.  This is sometimes called a "wire-AND"; or more practically, from the
366 negative logic (low=true) perspective this is a "wire-OR".
367
368 One common example of an open drain signal is a shared active-low IRQ line.
369 Also, bidirectional data bus signals sometimes use open drain signals.
370
371 Some GPIO controllers directly support open drain outputs; many don't.  When
372 you need open drain signaling but your hardware doesn't directly support it,
373 there's a common idiom you can use to emulate it with any GPIO pin that can
374 be used as either an input or an output:
375
376  LOW:   gpio_direction_output(gpio, 0) ... this drives the signal
377         and overrides the pullup.
378
379  HIGH:  gpio_direction_input(gpio) ... this turns off the output,
380         so the pullup (or some other device) controls the signal.
381
382 If you are "driving" the signal high but gpio_get_value(gpio) reports a low
383 value (after the appropriate rise time passes), you know some other component
384 is driving the shared signal low.  That's not necessarily an error.  As one
385 common example, that's how I2C clocks are stretched:  a slave that needs a
386 slower clock delays the rising edge of SCK, and the I2C master adjusts its
387 signaling rate accordingly.
388
389
390 GPIO controllers and the pinctrl subsystem
391 ------------------------------------------
392
393 A GPIO controller on a SOC might be tightly coupled with the pinctrl
394 subsystem, in the sense that the pins can be used by other functions
395 together with an optional gpio feature. We have already covered the
396 case where e.g. a GPIO controller need to reserve a pin or set the
397 direction of a pin by calling any of::
398
399   pinctrl_gpio_request()
400   pinctrl_gpio_free()
401   pinctrl_gpio_direction_input()
402   pinctrl_gpio_direction_output()
403
404 But how does the pin control subsystem cross-correlate the GPIO
405 numbers (which are a global business) to a certain pin on a certain
406 pin controller?
407
408 This is done by registering "ranges" of pins, which are essentially
409 cross-reference tables. These are described in
410 Documentation/driver-api/pin-control.rst
411
412 While the pin allocation is totally managed by the pinctrl subsystem,
413 gpio (under gpiolib) is still maintained by gpio drivers. It may happen
414 that different pin ranges in a SoC is managed by different gpio drivers.
415
416 This makes it logical to let gpio drivers announce their pin ranges to
417 the pin ctrl subsystem before it will call 'pinctrl_gpio_request' in order
418 to request the corresponding pin to be prepared by the pinctrl subsystem
419 before any gpio usage.
420
421 For this, the gpio controller can register its pin range with pinctrl
422 subsystem. There are two ways of doing it currently: with or without DT.
423
424 For with DT support refer to Documentation/devicetree/bindings/gpio/gpio.txt.
425
426 For non-DT support, user can call gpiochip_add_pin_range() with appropriate
427 parameters to register a range of gpio pins with a pinctrl driver. For this
428 exact name string of pinctrl device has to be passed as one of the
429 argument to this routine.
430
431
432 What do these conventions omit?
433 ===============================
434 One of the biggest things these conventions omit is pin multiplexing, since
435 this is highly chip-specific and nonportable.  One platform might not need
436 explicit multiplexing; another might have just two options for use of any
437 given pin; another might have eight options per pin; another might be able
438 to route a given GPIO to any one of several pins.  (Yes, those examples all
439 come from systems that run Linux today.)
440
441 Related to multiplexing is configuration and enabling of the pullups or
442 pulldowns integrated on some platforms.  Not all platforms support them,
443 or support them in the same way; and any given board might use external
444 pullups (or pulldowns) so that the on-chip ones should not be used.
445 (When a circuit needs 5 kOhm, on-chip 100 kOhm resistors won't do.)
446 Likewise drive strength (2 mA vs 20 mA) and voltage (1.8V vs 3.3V) is a
447 platform-specific issue, as are models like (not) having a one-to-one
448 correspondence between configurable pins and GPIOs.
449
450 There are other system-specific mechanisms that are not specified here,
451 like the aforementioned options for input de-glitching and wire-OR output.
452 Hardware may support reading or writing GPIOs in gangs, but that's usually
453 configuration dependent:  for GPIOs sharing the same bank.  (GPIOs are
454 commonly grouped in banks of 16 or 32, with a given SOC having several such
455 banks.)  Some systems can trigger IRQs from output GPIOs, or read values
456 from pins not managed as GPIOs.  Code relying on such mechanisms will
457 necessarily be nonportable.
458
459 Dynamic definition of GPIOs is not currently standard; for example, as
460 a side effect of configuring an add-on board with some GPIO expanders.
461
462
463 GPIO implementor's framework (OPTIONAL)
464 =======================================
465 As noted earlier, there is an optional implementation framework making it
466 easier for platforms to support different kinds of GPIO controller using
467 the same programming interface.  This framework is called "gpiolib".
468
469 As a debugging aid, if debugfs is available a /sys/kernel/debug/gpio file
470 will be found there.  That will list all the controllers registered through
471 this framework, and the state of the GPIOs currently in use.
472
473
474 Controller Drivers: gpio_chip
475 -----------------------------
476 In this framework each GPIO controller is packaged as a "struct gpio_chip"
477 with information common to each controller of that type:
478
479  - methods to establish GPIO direction
480  - methods used to access GPIO values
481  - flag saying whether calls to its methods may sleep
482  - optional debugfs dump method (showing extra state like pullup config)
483  - label for diagnostics
484
485 There is also per-instance data, which may come from device.platform_data:
486 the number of its first GPIO, and how many GPIOs it exposes.
487
488 The code implementing a gpio_chip should support multiple instances of the
489 controller, possibly using the driver model.  That code will configure each
490 gpio_chip and issue gpiochip_add().  Removing a GPIO controller should be
491 rare; use gpiochip_remove() when it is unavoidable.
492
493 Most often a gpio_chip is part of an instance-specific structure with state
494 not exposed by the GPIO interfaces, such as addressing, power management,
495 and more.  Chips such as codecs will have complex non-GPIO state.
496
497 Any debugfs dump method should normally ignore signals which haven't been
498 requested as GPIOs.  They can use gpiochip_is_requested(), which returns
499 either NULL or the label associated with that GPIO when it was requested.
500
501
502 Platform Support
503 ----------------
504 To force-enable this framework, a platform's Kconfig will "select" GPIOLIB,
505 else it is up to the user to configure support for GPIO.
506
507 If neither of these options are selected, the platform does not support
508 GPIOs through GPIO-lib and the code cannot be enabled by the user.
509
510 Trivial implementations of those functions can directly use framework
511 code, which always dispatches through the gpio_chip::
512
513   #define gpio_get_value        __gpio_get_value
514   #define gpio_set_value        __gpio_set_value
515
516 Fancier implementations could instead define those as inline functions with
517 logic optimizing access to specific SOC-based GPIOs.  For example, if the
518 referenced GPIO is the constant "12", getting or setting its value could
519 cost as little as two or three instructions, never sleeping.  When such an
520 optimization is not possible those calls must delegate to the framework
521 code, costing at least a few dozen instructions.  For bitbanged I/O, such
522 instruction savings can be significant.
523
524 For SOCs, platform-specific code defines and registers gpio_chip instances
525 for each bank of on-chip GPIOs.  Those GPIOs should be numbered/labeled to
526 match chip vendor documentation, and directly match board schematics.  They
527 may well start at zero and go up to a platform-specific limit.  Such GPIOs
528 are normally integrated into platform initialization to make them always be
529 available, from arch_initcall() or earlier; they can often serve as IRQs.
530
531
532 Board Support
533 -------------
534 For external GPIO controllers -- such as I2C or SPI expanders, ASICs, multi
535 function devices, FPGAs or CPLDs -- most often board-specific code handles
536 registering controller devices and ensures that their drivers know what GPIO
537 numbers to use with gpiochip_add().  Their numbers often start right after
538 platform-specific GPIOs.
539
540 For example, board setup code could create structures identifying the range
541 of GPIOs that chip will expose, and passes them to each GPIO expander chip
542 using platform_data.  Then the chip driver's probe() routine could pass that
543 data to gpiochip_add().
544
545 Initialization order can be important.  For example, when a device relies on
546 an I2C-based GPIO, its probe() routine should only be called after that GPIO
547 becomes available.  That may mean the device should not be registered until
548 calls for that GPIO can work.  One way to address such dependencies is for
549 such gpio_chip controllers to provide setup() and teardown() callbacks to
550 board specific code; those board specific callbacks would register devices
551 once all the necessary resources are available, and remove them later when
552 the GPIO controller device becomes unavailable.
553
554
555 Sysfs Interface for Userspace (OPTIONAL)
556 ========================================
557 Platforms which use the "gpiolib" implementors framework may choose to
558 configure a sysfs user interface to GPIOs.  This is different from the
559 debugfs interface, since it provides control over GPIO direction and
560 value instead of just showing a gpio state summary.  Plus, it could be
561 present on production systems without debugging support.
562
563 Given appropriate hardware documentation for the system, userspace could
564 know for example that GPIO #23 controls the write protect line used to
565 protect boot loader segments in flash memory.  System upgrade procedures
566 may need to temporarily remove that protection, first importing a GPIO,
567 then changing its output state, then updating the code before re-enabling
568 the write protection.  In normal use, GPIO #23 would never be touched,
569 and the kernel would have no need to know about it.
570
571 Again depending on appropriate hardware documentation, on some systems
572 userspace GPIO can be used to determine system configuration data that
573 standard kernels won't know about.  And for some tasks, simple userspace
574 GPIO drivers could be all that the system really needs.
575
576 Note that standard kernel drivers exist for common "LEDs and Buttons"
577 GPIO tasks:  "leds-gpio" and "gpio_keys", respectively.  Use those
578 instead of talking directly to the GPIOs; they integrate with kernel
579 frameworks better than your userspace code could.
580
581
582 Paths in Sysfs
583 --------------
584 There are three kinds of entry in /sys/class/gpio:
585
586    -    Control interfaces used to get userspace control over GPIOs;
587
588    -    GPIOs themselves; and
589
590    -    GPIO controllers ("gpio_chip" instances).
591
592 That's in addition to standard files including the "device" symlink.
593
594 The control interfaces are write-only:
595
596     /sys/class/gpio/
597
598         "export" ... Userspace may ask the kernel to export control of
599                 a GPIO to userspace by writing its number to this file.
600
601                 Example:  "echo 19 > export" will create a "gpio19" node
602                 for GPIO #19, if that's not requested by kernel code.
603
604         "unexport" ... Reverses the effect of exporting to userspace.
605
606                 Example:  "echo 19 > unexport" will remove a "gpio19"
607                 node exported using the "export" file.
608
609 GPIO signals have paths like /sys/class/gpio/gpio42/ (for GPIO #42)
610 and have the following read/write attributes:
611
612     /sys/class/gpio/gpioN/
613
614         "direction" ... reads as either "in" or "out".  This value may
615                 normally be written.  Writing as "out" defaults to
616                 initializing the value as low.  To ensure glitch free
617                 operation, values "low" and "high" may be written to
618                 configure the GPIO as an output with that initial value.
619
620                 Note that this attribute *will not exist* if the kernel
621                 doesn't support changing the direction of a GPIO, or
622                 it was exported by kernel code that didn't explicitly
623                 allow userspace to reconfigure this GPIO's direction.
624
625         "value" ... reads as either 0 (low) or 1 (high).  If the GPIO
626                 is configured as an output, this value may be written;
627                 any nonzero value is treated as high.
628
629                 If the pin can be configured as interrupt-generating interrupt
630                 and if it has been configured to generate interrupts (see the
631                 description of "edge"), you can poll(2) on that file and
632                 poll(2) will return whenever the interrupt was triggered. If
633                 you use poll(2), set the events POLLPRI. If you use select(2),
634                 set the file descriptor in exceptfds. After poll(2) returns,
635                 either lseek(2) to the beginning of the sysfs file and read the
636                 new value or close the file and re-open it to read the value.
637
638         "edge" ... reads as either "none", "rising", "falling", or
639                 "both". Write these strings to select the signal edge(s)
640                 that will make poll(2) on the "value" file return.
641
642                 This file exists only if the pin can be configured as an
643                 interrupt generating input pin.
644
645         "active_low" ... reads as either 0 (false) or 1 (true).  Write
646                 any nonzero value to invert the value attribute both
647                 for reading and writing.  Existing and subsequent
648                 poll(2) support configuration via the edge attribute
649                 for "rising" and "falling" edges will follow this
650                 setting.
651
652 GPIO controllers have paths like /sys/class/gpio/gpiochip42/ (for the
653 controller implementing GPIOs starting at #42) and have the following
654 read-only attributes:
655
656     /sys/class/gpio/gpiochipN/
657
658         "base" ... same as N, the first GPIO managed by this chip
659
660         "label" ... provided for diagnostics (not always unique)
661
662         "ngpio" ... how many GPIOs this manges (N to N + ngpio - 1)
663
664 Board documentation should in most cases cover what GPIOs are used for
665 what purposes.  However, those numbers are not always stable; GPIOs on
666 a daughtercard might be different depending on the base board being used,
667 or other cards in the stack.  In such cases, you may need to use the
668 gpiochip nodes (possibly in conjunction with schematics) to determine
669 the correct GPIO number to use for a given signal.
670
671
672 API Reference
673 =============
674
675 The functions listed in this section are deprecated. The GPIO descriptor based
676 API should be used in new code.
677
678 .. kernel-doc:: drivers/gpio/gpiolib-legacy.c
679    :export: