• VT1211 GPIO Kernel module
• • Сборка и загрузка модуля
• • Работа с GPIO из Userspace
• • • libgpiod
• • • Пример простой программы
• VIA VT1211 Super I/O
• • Общая информация
• • Алгоритмы конфигурирования
• • Работа с портами

VT1211 GPIO Kernel module

Модуль ядра Linux для работы с портами GPIO Super I/O контроллера VIA VT1211. Тестирование проводилось на одноплатных компьютерах Avalue ECM-CX700 под Debian GNU/Linux (Stretch), ядро 4.9.0-5-686. Дальнейшее изложение пойдёт в контексте этого компьютера с этим дистрибутивом.

Сборка и загрузка модуля

Для сборки модуля необходимо установить пакеты git, build-essential, а также linux-headers и linux-headers-common для вашего ядра

Пример:

# apt install git build-essential linux-headers-4.9.0-5-686 linux-headers-4.9.0-5-common

Получаем исходники и собираем

# cd /usr/src
# git clone https://github.com/manfredmann/vt1211_gpio_k.git
# cd vt1211_gpio_k
# make

Параметры модуля

Параметр	Тип	Комментарий	По умолчанию
port_1	Boolean	Включает PORT 1	True
port_3_6	Boolean	Включает порты с 3 по 6	False

Загружаем модуль

# insmod vt1211_gpio.ko
# dmesg | tail -n 2
[45075.398517] VT1211: GPIO init
[45075.398569] VT1211: ID: 3C, Revision: 02, Base addr.: 0800
#  ls /dev -la | grep gpio
crw-------  1 root root    254,   0 фев 23 13:31 gpiochip0

Работа с GPIO из Userspace

Есть два варианта:

1. Работа через sysfs (Deprecated и вообще не Ъ)
2. Новый интерефейс: через символьное устройство /dev/gpiochipX (Ъ вариант)

Начиная с версии ядра 4.8 интерфейс sysfs был упразднён. Теперь для работы с устройствами gpio используются символьные устройства. Хотя sysfs и остался для обратной совместимости, его мы рассматривать не будем.

libgpiod

Библиотека для работы с символьными устройствами gpio. В репозиториях Debian она отсутствует, т.к. появилась совсем недавно. Так что вам придётся собрать её ручками.

git репозиторий на kernel.org

Там же вы найдёте документацию.

Вывод утилиты gpioinfo из состава библиотеки

# gpioinfo 
gpiochip0 - 8 lines:
        line   0: "vt1211_gp10" unused input active-high
        line   1: "vt1211_gp11" unused input active-high
        line   2: "vt1211_gp12" unused input active-high
        line   3: "vt1211_gp13" unused input active-high
        line   4: "vt1211_gp14" unused input active-high
        line   5: "vt1211_gp15" unused input active-high
        line   6: "vt1211_gp16" unused input active-high
        line   7: "vt1211_gp17" unused input active-high

Вывод с включёнными портами с 3 по 6

# gpioinfo
gpiochip0 - 35 lines:
        line   0: "vt1211_gp10" unused input active-high
        line   1: "vt1211_gp11" unused input active-high
        line   2: "vt1211_gp12" unused input active-high
        line   3: "vt1211_gp13" unused input active-high
        line   4: "vt1211_gp14" unused input active-high
        line   5: "vt1211_gp15" unused input active-high
        line   6: "vt1211_gp16" unused input active-high
        line   7: "vt1211_gp17" unused input active-high
        line   8: "vt1211_gp30" unused input active-high
        line   9: "vt1211_gp31" unused input active-high
        line  10: "vt1211_gp32" unused input active-high
        line  11: "vt1211_gp33" unused input active-high
        line  12: "vt1211_gp34" unused input active-high
        line  13: "vt1211_gp35" unused input active-high
        line  14: "vt1211_gp36" unused input active-high
        line  15: "vt1211_gp37" unused input active-high
        line  16: "vt1211_gp40" unused input active-high
        line  17: "vt1211_gp41" unused input active-high
        line  18: "vt1211_gp42" unused input active-high
        line  19: "vt1211_gp43" unused input active-high
        line  20: "vt1211_gp44" unused input active-high
        line  21: "vt1211_gp45" unused input active-high
        line  22: "vt1211_gp46" unused input active-high
        line  23: "vt1211_gp47" unused input active-high
        line  24: "vt1211_gp50" unused input active-high
        line  25: "vt1211_gp51" unused input active-high
        line  26: "vt1211_gp52" unused input active-high
        line  27: "vt1211_gp53" unused input active-high
        line  28: "vt1211_gp54" unused input active-high
        line  29: "vt1211_gp55" unused input active-high
        line  30: "vt1211_gp56" unused input active-high
        line  31: "vt1211_gp57" unused input active-high
        line  32: "vt1211_gp60" unused input active-high
        line  33: "vt1211_gp61" unused input active-high
        line  34: "vt1211_gp62" unused input active-high

Пример простой программы

А теперь, просто сгенерируем прямоугольник на 1 ноге порта 1.

#include <stdio.h>
#include <gpiod.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
  struct gpiod_chip *chip;
  struct gpiod_line *line;

  chip = gpiod_chip_open("/dev/gpiochip0");
  if (!chip) {
    printf("Couldn't open gpiochip device\n");
    return -1;
  }

  line = gpiod_chip_get_line(chip, 0);
  if (!line) {
    gpiod_chip_close(chip);
    printf("Couldn't get line 0\n");
    return -1;
  }

  gpiod_line_request_output(line, "azaza", 0);

  while(1) {
    gpiod_line_set_value(line, 1);
    usleep(1000);
    gpiod_line_set_value(line, 0);
    usleep(1000);
  }
  return 0;
}

Соберём пример

# gcc main.c -lgpiod -o vt1211_test

Подключим осциллограф к 1 ноге порта 1. Запустим программу и увидим:

---

VIA VT1211 Super I/O

Краткое описание работы с контроллером VIA VT1211. Всё что изложено далее являеется скорее дополнением к Datasheet, чем самостоятельным описанием.

Datasheet

Общая информация

Контроллер висит на шине LPC. Это такая дремучая шина для подключения всякой низкоскоростной фигни (подробнее в вики). Микра имеет несколько функций:

• Измерение температуры, напряжения, в общем: hardware monitor
• Fan speed controller. Nuff said.
• Другая куча не интересующих нас функций
• Собственно, GPIO.

На борту есть несколько GPIO портов, а именно 7. На колодку выведен самый первый порт. Ноги контроллера имеют по 2 функциональных назначения: собственно GPIO, и например, POWER Led или любая другая «служебная функция» (назовём это так). Всё это богатство настраивается через регистры конфигурации, коих тут over 9k. Прежде чем описывать интересующие нас регистры, разберёмся как эту шнягу конфигурировать.

Шина LPC лежит в адресном пространстве I/O, потому доступ к контроллеру довольно прост. Для конфигурирования устройства имеется два 8 разрядных регистра:

Адрес I/O	Назначение
002Eh	Configuration Index Register (далее CIR)
002Fh	Configuration Data Register (далее CDR)

Регистры конфигурации у VT1211 делятся на два типа:

• Регистры конфигурации SuperIO
• Регистры конфигурации Logical Device Number (далее LDN)

Алгоритмы конфигурирования

Вход в режим конфигурирования

1. Записать в CIR значение 87h
2. Записать в CIR значение 87h

Да, именно 2 раза.

Выход из режима конфигурирования

1. Записать в CIR значение AAh

Работа с регистрами конфигурации SuperIO

1. Войти в режим конфигурирования
2. Записать в CIR адрес интересующего регистра
3. Прочитать/записать из/в CDR значение
4. Выйти из режима конфигурирования

Работа с регистрами LDN

1. Войти в режим конфигурирования
2. Записать в CIR значение 07h
3. Записать в CDR номер LDN (08h, например)
4. Записать в CIR адрес интересующего регистра выбранного LDN
5. Прочитать/записать из/в CDR значение
6. Выйти из режима конфигурирования

Работа с портами

Общий пример конфигурирования порта

1. Remap ног.
2. Выбор в LDN8 нужного порта для конфигурирования.
3. Активация GPIO в LDN8.
4. Чтение базового адреса
5. Конфигурирование разрядов выбранного порта на ввод или вывод
6. Конфигурирование инверсии разрядов выбранного порта

Работа непосредственно с портом представляет собой чтение/запись по прочитанному из LDN базовому адресу+смещение. Про смещение читайте далее.

Конфигурирование PORT1

Разберём самый первый порт GPIO, который выведен на колодку. Как было сказано в самом начале, выводы контроллера имеют по 2 назначения. Нужно сделать remap. Для порта 1 это делается в регистре конфигурации «GPIO Port 1 Pin Select»

Значение	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
	Pin 121	Pin 122	Pin 123	Pin 124	Pin 125	Pin 126	Pin 127	Pin 128
0	JAB2	JBB2	JACY	JBCY	JBCX	JACX	JBB1	JAB1
1	GP17	GP16	GP15	GP14	GP13	GP12	GP11	GP10

Для того, чтобы ноги с 121 по 128 стали выводами Port 1, необходимо записать в регистр «GPIO Port 1 Pin Select» Значение FFh.

Конфигурирование PORT2 (Порты с 2 по 6)

А вот это забавный момент. Регистр называется «GPIO Port 2 Pin Select», но на деле он конфигурирует порты с 2 по 6. Ноги с 66 по 97 по отдельности отремапить нельзя, только все сразу. Собственно, больше говорить тут нечего, всё понятно из таблицы.

Примечание. Несмотря на то, что я пытался ремапить ноги для порта 2, это не работает. Да и как потом с ним работать тоже непонятно, т. к. этого порта нет в адресном пространстве I/O. Дальше я не стал разбираться, ибо портов и так достаточно.

Значение	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
	System reset	Route SMI to serial IRQ	Pin 97-66	Pin 100	Pin 101	Pin 102	Pin 113	Pin 115
0	Normal operation	Disable	ROM Signal	IRRX1	COPEN	PLED	FANIO2	FANOUT2
1	Reset Chip	Enable	GP25-GP62	GP24	GP23	GP22	GP21	GP20

Работа с регистрами LDN8

30h GPIO Activate

В нём просто активируем GPIO

Значение	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
	Reserved	Reserved	Reserved	Reserved	Reserved	Reserved	Reserved	GPIO Activate
0								Disable
1								Enable

61-60h GPIO Base Address

Базовый адрес в пространстве I/O

DB15	DB14	DB13	DB12	DB11	DB10	DB9	DB8	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
BA	BA	BA	BA	BA	BA	BA	BA	BA	BA	BA	BA	0	0	0	0

Разряды DB3-DB0 при чтении маскировать и сдвигать не нужно. Просто читаем как есть

outb(0x60, 0x2E);
b1 = inb(0x2F);
outb(0x61, 0x2E);
b2 = inb(0x2F);

bar = ((b1 << 8) | b2);

F0h GPIO Port Select

Выбор порта для конфигурирования

DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
Reserved	Reserved	Reserved	Reserved	Reserved	Port number	Port number	Port number

Значение Port Number	Порт
00h	PORT 1
01h	PORT 3
02h	PORT 4
03h	PORT 5
04h	PORT 6

F1h GPIO Pin configuration

Настройка пинов порта на ввод или вывод

Значение	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
0	Out	Out	Out	Out	Out	Out	Out	Out
1	In	In	In	In	In	In	In	In

F2h GPIO Pin Polarity

Прямой или инверсный вход/выход

Значение	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
0	Normal	Normal	Normal	Normal	Normal	Normal	Normal	Normal
1	Inverted	Inverted	Inverted	Inverted	Inverted	Inverted	Inverted	Inverted

Чтение/запись из/в порт

Тут всё просто. Читаем/пишем по BA+offset в пространстве I/O. Для примера, BA пусть будет 0800h

BA + offset	Порт
0800h + 00h	PORT 1
0800h + 01h	PORT 3
0800h + 02h	PORT 4
0800h + 03h	PORT 5
0800h + 04h	PORT 6