smb: client: Fix minor whitespace errors and warnings
[linux-modified.git] / Documentation / driver-api / gpio / consumer.rst
1 ==================================
2 GPIO Descriptor Consumer Interface
3 ==================================
4
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 legacy.rst.
8
9
10 Guidelines for GPIOs consumers
11 ==============================
12
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::
16
17         #include <linux/gpio/consumer.h>
18
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:
22
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.
26
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.
32   Combining truly optional GPIOLIB usage with calls to
33   ``[devm_]gpiod_get_optional()`` is a *bad idea*, and will result in weird
34   error messages. Use the ordinary getter functions with optional GPIOLIB:
35   some open coding of error handling should be expected when you do this.
36
37 All the functions that work with the descriptor-based GPIO interface are
38 prefixed with ``gpiod_``. The ``gpio_`` prefix is used for the legacy
39 interface. No other function in the kernel should use these prefixes. The use
40 of the legacy functions is strongly discouraged, new code should use
41 <linux/gpio/consumer.h> and descriptors exclusively.
42
43
44 Obtaining and Disposing GPIOs
45 =============================
46
47 With the descriptor-based interface, GPIOs are identified with an opaque,
48 non-forgeable handler that must be obtained through a call to one of the
49 gpiod_get() functions. Like many other kernel subsystems, gpiod_get() takes the
50 device that will use the GPIO and the function the requested GPIO is supposed to
51 fulfill::
52
53         struct gpio_desc *gpiod_get(struct device *dev, const char *con_id,
54                                     enum gpiod_flags flags)
55
56 If a function is implemented by using several GPIOs together (e.g. a simple LED
57 device that displays digits), an additional index argument can be specified::
58
59         struct gpio_desc *gpiod_get_index(struct device *dev,
60                                           const char *con_id, unsigned int idx,
61                                           enum gpiod_flags flags)
62
63 For a more detailed description of the con_id parameter in the DeviceTree case
64 see Documentation/driver-api/gpio/board.rst
65
66 The flags parameter is used to optionally specify a direction and initial value
67 for the GPIO. Values can be:
68
69 * GPIOD_ASIS or 0 to not initialize the GPIO at all. The direction must be set
70   later with one of the dedicated functions.
71 * GPIOD_IN to initialize the GPIO as input.
72 * GPIOD_OUT_LOW to initialize the GPIO as output with a value of 0.
73 * GPIOD_OUT_HIGH to initialize the GPIO as output with a value of 1.
74 * GPIOD_OUT_LOW_OPEN_DRAIN same as GPIOD_OUT_LOW but also enforce the line
75   to be electrically used with open drain.
76 * GPIOD_OUT_HIGH_OPEN_DRAIN same as GPIOD_OUT_HIGH but also enforce the line
77   to be electrically used with open drain.
78
79 Note that the initial value is *logical* and the physical line level depends on
80 whether the line is configured active high or active low (see
81 :ref:`active_low_semantics`).
82
83 The two last flags are used for use cases where open drain is mandatory, such
84 as I2C: if the line is not already configured as open drain in the mappings
85 (see board.rst), then open drain will be enforced anyway and a warning will be
86 printed that the board configuration needs to be updated to match the use case.
87
88 Both functions return either a valid GPIO descriptor, or an error code checkable
89 with IS_ERR() (they will never return a NULL pointer). -ENOENT will be returned
90 if and only if no GPIO has been assigned to the device/function/index triplet,
91 other error codes are used for cases where a GPIO has been assigned but an error
92 occurred while trying to acquire it. This is useful to discriminate between mere
93 errors and an absence of GPIO for optional GPIO parameters. For the common
94 pattern where a GPIO is optional, the gpiod_get_optional() and
95 gpiod_get_index_optional() functions can be used. These functions return NULL
96 instead of -ENOENT if no GPIO has been assigned to the requested function::
97
98         struct gpio_desc *gpiod_get_optional(struct device *dev,
99                                              const char *con_id,
100                                              enum gpiod_flags flags)
101
102         struct gpio_desc *gpiod_get_index_optional(struct device *dev,
103                                                    const char *con_id,
104                                                    unsigned int index,
105                                                    enum gpiod_flags flags)
106
107 Note that gpio_get*_optional() functions (and their managed variants), unlike
108 the rest of gpiolib API, also return NULL when gpiolib support is disabled.
109 This is helpful to driver authors, since they do not need to special case
110 -ENOSYS return codes.  System integrators should however be careful to enable
111 gpiolib on systems that need it.
112
113 For a function using multiple GPIOs all of those can be obtained with one call::
114
115         struct gpio_descs *gpiod_get_array(struct device *dev,
116                                            const char *con_id,
117                                            enum gpiod_flags flags)
118
119 This function returns a struct gpio_descs which contains an array of
120 descriptors.  It also contains a pointer to a gpiolib private structure which,
121 if passed back to get/set array functions, may speed up I/O processing::
122
123         struct gpio_descs {
124                 struct gpio_array *info;
125                 unsigned int ndescs;
126                 struct gpio_desc *desc[];
127         }
128
129 The following function returns NULL instead of -ENOENT if no GPIOs have been
130 assigned to the requested function::
131
132         struct gpio_descs *gpiod_get_array_optional(struct device *dev,
133                                                     const char *con_id,
134                                                     enum gpiod_flags flags)
135
136 Device-managed variants of these functions are also defined::
137
138         struct gpio_desc *devm_gpiod_get(struct device *dev, const char *con_id,
139                                          enum gpiod_flags flags)
140
141         struct gpio_desc *devm_gpiod_get_index(struct device *dev,
142                                                const char *con_id,
143                                                unsigned int idx,
144                                                enum gpiod_flags flags)
145
146         struct gpio_desc *devm_gpiod_get_optional(struct device *dev,
147                                                   const char *con_id,
148                                                   enum gpiod_flags flags)
149
150         struct gpio_desc *devm_gpiod_get_index_optional(struct device *dev,
151                                                         const char *con_id,
152                                                         unsigned int index,
153                                                         enum gpiod_flags flags)
154
155         struct gpio_descs *devm_gpiod_get_array(struct device *dev,
156                                                 const char *con_id,
157                                                 enum gpiod_flags flags)
158
159         struct gpio_descs *devm_gpiod_get_array_optional(struct device *dev,
160                                                          const char *con_id,
161                                                          enum gpiod_flags flags)
162
163 A GPIO descriptor can be disposed of using the gpiod_put() function::
164
165         void gpiod_put(struct gpio_desc *desc)
166
167 For an array of GPIOs this function can be used::
168
169         void gpiod_put_array(struct gpio_descs *descs)
170
171 It is strictly forbidden to use a descriptor after calling these functions.
172 It is also not allowed to individually release descriptors (using gpiod_put())
173 from an array acquired with gpiod_get_array().
174
175 The device-managed variants are, unsurprisingly::
176
177         void devm_gpiod_put(struct device *dev, struct gpio_desc *desc)
178
179         void devm_gpiod_put_array(struct device *dev, struct gpio_descs *descs)
180
181
182 Using GPIOs
183 ===========
184
185 Setting Direction
186 -----------------
187 The first thing a driver must do with a GPIO is setting its direction. If no
188 direction-setting flags have been given to gpiod_get*(), this is done by
189 invoking one of the gpiod_direction_*() functions::
190
191         int gpiod_direction_input(struct gpio_desc *desc)
192         int gpiod_direction_output(struct gpio_desc *desc, int value)
193
194 The return value is zero for success, else a negative errno. It should be
195 checked, since the get/set calls don't return errors and since misconfiguration
196 is possible. You should normally issue these calls from a task context. However,
197 for spinlock-safe GPIOs it is OK to use them before tasking is enabled, as part
198 of early board setup.
199
200 For output GPIOs, the value provided becomes the initial output value. This
201 helps avoid signal glitching during system startup.
202
203 A driver can also query the current direction of a GPIO::
204
205         int gpiod_get_direction(const struct gpio_desc *desc)
206
207 This function returns 0 for output, 1 for input, or an error code in case of error.
208
209 Be aware that there is no default direction for GPIOs. Therefore, **using a GPIO
210 without setting its direction first is illegal and will result in undefined
211 behavior!**
212
213
214 Spinlock-Safe GPIO Access
215 -------------------------
216 Most GPIO controllers can be accessed with memory read/write instructions. Those
217 don't need to sleep, and can safely be done from inside hard (non-threaded) IRQ
218 handlers and similar contexts.
219
220 Use the following calls to access GPIOs from an atomic context::
221
222         int gpiod_get_value(const struct gpio_desc *desc);
223         void gpiod_set_value(struct gpio_desc *desc, int value);
224
225 The values are boolean, zero for low, nonzero for high. When reading the value
226 of an output pin, the value returned should be what's seen on the pin. That
227 won't always match the specified output value, because of issues including
228 open-drain signaling and output latencies.
229
230 The get/set calls do not return errors because "invalid GPIO" should have been
231 reported earlier from gpiod_direction_*(). However, note that not all platforms
232 can read the value of output pins; those that can't should always return zero.
233 Also, using these calls for GPIOs that can't safely be accessed without sleeping
234 (see below) is an error.
235
236
237 GPIO Access That May Sleep
238 --------------------------
239 Some GPIO controllers must be accessed using message based buses like I2C or
240 SPI. Commands to read or write those GPIO values require waiting to get to the
241 head of a queue to transmit a command and get its response. This requires
242 sleeping, which can't be done from inside IRQ handlers.
243
244 Platforms that support this type of GPIO distinguish them from other GPIOs by
245 returning nonzero from this call::
246
247         int gpiod_cansleep(const struct gpio_desc *desc)
248
249 To access such GPIOs, a different set of accessors is defined::
250
251         int gpiod_get_value_cansleep(const struct gpio_desc *desc)
252         void gpiod_set_value_cansleep(struct gpio_desc *desc, int value)
253
254 Accessing such GPIOs requires a context which may sleep, for example a threaded
255 IRQ handler, and those accessors must be used instead of spinlock-safe
256 accessors without the cansleep() name suffix.
257
258 Other than the fact that these accessors might sleep, and will work on GPIOs
259 that can't be accessed from hardIRQ handlers, these calls act the same as the
260 spinlock-safe calls.
261
262
263 .. _active_low_semantics:
264
265 The active low and open drain semantics
266 ---------------------------------------
267 As a consumer should not have to care about the physical line level, all of the
268 gpiod_set_value_xxx() or gpiod_set_array_value_xxx() functions operate with
269 the *logical* value. With this they take the active low property into account.
270 This means that they check whether the GPIO is configured to be active low,
271 and if so, they manipulate the passed value before the physical line level is
272 driven.
273
274 The same is applicable for open drain or open source output lines: those do not
275 actively drive their output high (open drain) or low (open source), they just
276 switch their output to a high impedance value. The consumer should not need to
277 care. (For details read about open drain in driver.rst.)
278
279 With this, all the gpiod_set_(array)_value_xxx() functions interpret the
280 parameter "value" as "asserted" ("1") or "de-asserted" ("0"). The physical line
281 level will be driven accordingly.
282
283 As an example, if the active low property for a dedicated GPIO is set, and the
284 gpiod_set_(array)_value_xxx() passes "asserted" ("1"), the physical line level
285 will be driven low.
286
287 To summarize::
288
289   Function (example)                 line property          physical line
290   gpiod_set_raw_value(desc, 0);      don't care             low
291   gpiod_set_raw_value(desc, 1);      don't care             high
292   gpiod_set_value(desc, 0);          default (active high)  low
293   gpiod_set_value(desc, 1);          default (active high)  high
294   gpiod_set_value(desc, 0);          active low             high
295   gpiod_set_value(desc, 1);          active low             low
296   gpiod_set_value(desc, 0);          open drain             low
297   gpiod_set_value(desc, 1);          open drain             high impedance
298   gpiod_set_value(desc, 0);          open source            high impedance
299   gpiod_set_value(desc, 1);          open source            high
300
301 It is possible to override these semantics using the set_raw/get_raw functions
302 but it should be avoided as much as possible, especially by system-agnostic drivers
303 which should not need to care about the actual physical line level and worry about
304 the logical value instead.
305
306
307 Accessing raw GPIO values
308 -------------------------
309 Consumers exist that need to manage the logical state of a GPIO line, i.e. the value
310 their device will actually receive, no matter what lies between it and the GPIO
311 line.
312
313 The following set of calls ignore the active-low or open drain property of a GPIO and
314 work on the raw line value::
315
316         int gpiod_get_raw_value(const struct gpio_desc *desc)
317         void gpiod_set_raw_value(struct gpio_desc *desc, int value)
318         int gpiod_get_raw_value_cansleep(const struct gpio_desc *desc)
319         void gpiod_set_raw_value_cansleep(struct gpio_desc *desc, int value)
320         int gpiod_direction_output_raw(struct gpio_desc *desc, int value)
321
322 The active low state of a GPIO can also be queried and toggled using the
323 following calls::
324
325         int gpiod_is_active_low(const struct gpio_desc *desc)
326         void gpiod_toggle_active_low(struct gpio_desc *desc)
327
328 Note that these functions should only be used with great moderation; a driver
329 should not have to care about the physical line level or open drain semantics.
330
331
332 Access multiple GPIOs with a single function call
333 -------------------------------------------------
334 The following functions get or set the values of an array of GPIOs::
335
336         int gpiod_get_array_value(unsigned int array_size,
337                                   struct gpio_desc **desc_array,
338                                   struct gpio_array *array_info,
339                                   unsigned long *value_bitmap);
340         int gpiod_get_raw_array_value(unsigned int array_size,
341                                       struct gpio_desc **desc_array,
342                                       struct gpio_array *array_info,
343                                       unsigned long *value_bitmap);
344         int gpiod_get_array_value_cansleep(unsigned int array_size,
345                                            struct gpio_desc **desc_array,
346                                            struct gpio_array *array_info,
347                                            unsigned long *value_bitmap);
348         int gpiod_get_raw_array_value_cansleep(unsigned int array_size,
349                                            struct gpio_desc **desc_array,
350                                            struct gpio_array *array_info,
351                                            unsigned long *value_bitmap);
352
353         int gpiod_set_array_value(unsigned int array_size,
354                                   struct gpio_desc **desc_array,
355                                   struct gpio_array *array_info,
356                                   unsigned long *value_bitmap)
357         int gpiod_set_raw_array_value(unsigned int array_size,
358                                       struct gpio_desc **desc_array,
359                                       struct gpio_array *array_info,
360                                       unsigned long *value_bitmap)
361         int gpiod_set_array_value_cansleep(unsigned int array_size,
362                                            struct gpio_desc **desc_array,
363                                            struct gpio_array *array_info,
364                                            unsigned long *value_bitmap)
365         int gpiod_set_raw_array_value_cansleep(unsigned int array_size,
366                                                struct gpio_desc **desc_array,
367                                                struct gpio_array *array_info,
368                                                unsigned long *value_bitmap)
369
370 The array can be an arbitrary set of GPIOs. The functions will try to access
371 GPIOs belonging to the same bank or chip simultaneously if supported by the
372 corresponding chip driver. In that case a significantly improved performance
373 can be expected. If simultaneous access is not possible the GPIOs will be
374 accessed sequentially.
375
376 The functions take four arguments:
377
378         * array_size    - the number of array elements
379         * desc_array    - an array of GPIO descriptors
380         * array_info    - optional information obtained from gpiod_get_array()
381         * value_bitmap  - a bitmap to store the GPIOs' values (get) or
382           a bitmap of values to assign to the GPIOs (set)
383
384 The descriptor array can be obtained using the gpiod_get_array() function
385 or one of its variants. If the group of descriptors returned by that function
386 matches the desired group of GPIOs, those GPIOs can be accessed by simply using
387 the struct gpio_descs returned by gpiod_get_array()::
388
389         struct gpio_descs *my_gpio_descs = gpiod_get_array(...);
390         gpiod_set_array_value(my_gpio_descs->ndescs, my_gpio_descs->desc,
391                               my_gpio_descs->info, my_gpio_value_bitmap);
392
393 It is also possible to access a completely arbitrary array of descriptors. The
394 descriptors may be obtained using any combination of gpiod_get() and
395 gpiod_get_array(). Afterwards the array of descriptors has to be setup
396 manually before it can be passed to one of the above functions.  In that case,
397 array_info should be set to NULL.
398
399 Note that for optimal performance GPIOs belonging to the same chip should be
400 contiguous within the array of descriptors.
401
402 Still better performance may be achieved if array indexes of the descriptors
403 match hardware pin numbers of a single chip.  If an array passed to a get/set
404 array function matches the one obtained from gpiod_get_array() and array_info
405 associated with the array is also passed, the function may take a fast bitmap
406 processing path, passing the value_bitmap argument directly to the respective
407 .get/set_multiple() callback of the chip.  That allows for utilization of GPIO
408 banks as data I/O ports without much loss of performance.
409
410 The return value of gpiod_get_array_value() and its variants is 0 on success
411 or negative on error. Note the difference to gpiod_get_value(), which returns
412 0 or 1 on success to convey the GPIO value. With the array functions, the GPIO
413 values are stored in value_array rather than passed back as return value.
414
415
416 GPIOs mapped to IRQs
417 --------------------
418 GPIO lines can quite often be used as IRQs. You can get the IRQ number
419 corresponding to a given GPIO using the following call::
420
421         int gpiod_to_irq(const struct gpio_desc *desc)
422
423 It will return an IRQ number, or a negative errno code if the mapping can't be
424 done (most likely because that particular GPIO cannot be used as IRQ). It is an
425 unchecked error to use a GPIO that wasn't set up as an input using
426 gpiod_direction_input(), or to use an IRQ number that didn't originally come
427 from gpiod_to_irq(). gpiod_to_irq() is not allowed to sleep.
428
429 Non-error values returned from gpiod_to_irq() can be passed to request_irq() or
430 free_irq(). They will often be stored into IRQ resources for platform devices,
431 by the board-specific initialization code. Note that IRQ trigger options are
432 part of the IRQ interface, e.g. IRQF_TRIGGER_FALLING, as are system wakeup
433 capabilities.
434
435
436 GPIOs and ACPI
437 ==============
438
439 On ACPI systems, GPIOs are described by GpioIo()/GpioInt() resources listed by
440 the _CRS configuration objects of devices.  Those resources do not provide
441 connection IDs (names) for GPIOs, so it is necessary to use an additional
442 mechanism for this purpose.
443
444 Systems compliant with ACPI 5.1 or newer may provide a _DSD configuration object
445 which, among other things, may be used to provide connection IDs for specific
446 GPIOs described by the GpioIo()/GpioInt() resources in _CRS.  If that is the
447 case, it will be handled by the GPIO subsystem automatically.  However, if the
448 _DSD is not present, the mappings between GpioIo()/GpioInt() resources and GPIO
449 connection IDs need to be provided by device drivers.
450
451 For details refer to Documentation/firmware-guide/acpi/gpio-properties.rst
452
453
454 Interacting With the Legacy GPIO Subsystem
455 ==========================================
456 Many kernel subsystems and drivers still handle GPIOs using the legacy
457 integer-based interface. It is strongly recommended to update these to the new
458 gpiod interface. For cases where both interfaces need to be used, the following
459 two functions allow to convert a GPIO descriptor into the GPIO integer namespace
460 and vice-versa::
461
462         int desc_to_gpio(const struct gpio_desc *desc)
463         struct gpio_desc *gpio_to_desc(unsigned gpio)
464
465 The GPIO number returned by desc_to_gpio() can safely be used as a parameter of
466 the gpio\_*() functions for as long as the GPIO descriptor `desc` is not freed.
467 All the same, a GPIO number passed to gpio_to_desc() must first be properly
468 acquired using e.g. gpio_request_one(), and the returned GPIO descriptor is only
469 considered valid until that GPIO number is released using gpio_free().
470
471 Freeing a GPIO obtained by one API with the other API is forbidden and an
472 unchecked error.