smb: client: Fix minor whitespace errors and warnings
[linux-modified.git] / Documentation / driver-api / pin-control.rst
1 ===============================
2 PINCTRL (PIN CONTROL) subsystem
3 ===============================
4
5 This document outlines the pin control subsystem in Linux
6
7 This subsystem deals with:
8
9 - Enumerating and naming controllable pins
10
11 - Multiplexing of pins, pads, fingers (etc) see below for details
12
13 - Configuration of pins, pads, fingers (etc), such as software-controlled
14   biasing and driving mode specific pins, such as pull-up, pull-down, open drain,
15   load capacitance etc.
16
17 Top-level interface
18 ===================
19
20 Definitions:
21
22 - A PIN CONTROLLER is a piece of hardware, usually a set of registers, that
23   can control PINs. It may be able to multiplex, bias, set load capacitance,
24   set drive strength, etc. for individual pins or groups of pins.
25
26 - PINS are equal to pads, fingers, balls or whatever packaging input or
27   output line you want to control and these are denoted by unsigned integers
28   in the range 0..maxpin. This numberspace is local to each PIN CONTROLLER, so
29   there may be several such number spaces in a system. This pin space may
30   be sparse - i.e. there may be gaps in the space with numbers where no
31   pin exists.
32
33 When a PIN CONTROLLER is instantiated, it will register a descriptor to the
34 pin control framework, and this descriptor contains an array of pin descriptors
35 describing the pins handled by this specific pin controller.
36
37 Here is an example of a PGA (Pin Grid Array) chip seen from underneath::
38
39         A   B   C   D   E   F   G   H
40
41    8    o   o   o   o   o   o   o   o
42
43    7    o   o   o   o   o   o   o   o
44
45    6    o   o   o   o   o   o   o   o
46
47    5    o   o   o   o   o   o   o   o
48
49    4    o   o   o   o   o   o   o   o
50
51    3    o   o   o   o   o   o   o   o
52
53    2    o   o   o   o   o   o   o   o
54
55    1    o   o   o   o   o   o   o   o
56
57 To register a pin controller and name all the pins on this package we can do
58 this in our driver:
59
60 .. code-block:: c
61
62         #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
63
64         const struct pinctrl_pin_desc foo_pins[] = {
65                 PINCTRL_PIN(0, "A8"),
66                 PINCTRL_PIN(1, "B8"),
67                 PINCTRL_PIN(2, "C8"),
68                 ...
69                 PINCTRL_PIN(61, "F1"),
70                 PINCTRL_PIN(62, "G1"),
71                 PINCTRL_PIN(63, "H1"),
72         };
73
74         static struct pinctrl_desc foo_desc = {
75                 .name = "foo",
76                 .pins = foo_pins,
77                 .npins = ARRAY_SIZE(foo_pins),
78                 .owner = THIS_MODULE,
79         };
80
81         int __init foo_init(void)
82         {
83                 int error;
84
85                 struct pinctrl_dev *pctl;
86
87                 error = pinctrl_register_and_init(&foo_desc, <PARENT>, NULL, &pctl);
88                 if (error)
89                         return error;
90
91                 return pinctrl_enable(pctl);
92         }
93
94 To enable the pinctrl subsystem and the subgroups for PINMUX and PINCONF and
95 selected drivers, you need to select them from your machine's Kconfig entry,
96 since these are so tightly integrated with the machines they are used on.
97 See ``arch/arm/mach-ux500/Kconfig`` for an example.
98
99 Pins usually have fancier names than this. You can find these in the datasheet
100 for your chip. Notice that the core pinctrl.h file provides a fancy macro
101 called ``PINCTRL_PIN()`` to create the struct entries. As you can see the pins are
102 enumerated from 0 in the upper left corner to 63 in the lower right corner.
103 This enumeration was arbitrarily chosen, in practice you need to think
104 through your numbering system so that it matches the layout of registers
105 and such things in your driver, or the code may become complicated. You must
106 also consider matching of offsets to the GPIO ranges that may be handled by
107 the pin controller.
108
109 For a padding with 467 pads, as opposed to actual pins, the enumeration will
110 be like this, walking around the edge of the chip, which seems to be industry
111 standard too (all these pads had names, too)::
112
113
114      0 ..... 104
115    466        105
116      .        .
117      .        .
118    358        224
119     357 .... 225
120
121
122 Pin groups
123 ==========
124
125 Many controllers need to deal with groups of pins, so the pin controller
126 subsystem has a mechanism for enumerating groups of pins and retrieving the
127 actual enumerated pins that are part of a certain group.
128
129 For example, say that we have a group of pins dealing with an SPI interface
130 on { 0, 8, 16, 24 }, and a group of pins dealing with an I2C interface on pins
131 on { 24, 25 }.
132
133 These two groups are presented to the pin control subsystem by implementing
134 some generic ``pinctrl_ops`` like this:
135
136 .. code-block:: c
137
138         #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
139
140         static const unsigned int spi0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };
141         static const unsigned int i2c0_pins[] = { 24, 25 };
142
143         static const struct pingroup foo_groups[] = {
144                 PINCTRL_PINGROUP("spi0_grp", spi0_pins, ARRAY_SIZE(spi0_pins)),
145                 PINCTRL_PINGROUP("i2c0_grp", i2c0_pins, ARRAY_SIZE(i2c0_pins)),
146         };
147
148         static int foo_get_groups_count(struct pinctrl_dev *pctldev)
149         {
150                 return ARRAY_SIZE(foo_groups);
151         }
152
153         static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,
154                                               unsigned int selector)
155         {
156                 return foo_groups[selector].name;
157         }
158
159         static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev,
160                                       unsigned int selector,
161                                       const unsigned int **pins,
162                                       unsigned int *npins)
163         {
164                 *pins = foo_groups[selector].pins;
165                 *npins = foo_groups[selector].npins;
166                 return 0;
167         }
168
169         static struct pinctrl_ops foo_pctrl_ops = {
170                 .get_groups_count = foo_get_groups_count,
171                 .get_group_name = foo_get_group_name,
172                 .get_group_pins = foo_get_group_pins,
173         };
174
175         static struct pinctrl_desc foo_desc = {
176                 ...
177                 .pctlops = &foo_pctrl_ops,
178         };
179
180 The pin control subsystem will call the ``.get_groups_count()`` function to
181 determine the total number of legal selectors, then it will call the other functions
182 to retrieve the name and pins of the group. Maintaining the data structure of
183 the groups is up to the driver, this is just a simple example - in practice you
184 may need more entries in your group structure, for example specific register
185 ranges associated with each group and so on.
186
187
188 Pin configuration
189 =================
190
191 Pins can sometimes be software-configured in various ways, mostly related
192 to their electronic properties when used as inputs or outputs. For example you
193 may be able to make an output pin high impedance (Hi-Z), or "tristate" meaning it is
194 effectively disconnected. You may be able to connect an input pin to VDD or GND
195 using a certain resistor value - pull up and pull down - so that the pin has a
196 stable value when nothing is driving the rail it is connected to, or when it's
197 unconnected.
198
199 Pin configuration can be programmed by adding configuration entries into the
200 mapping table; see section `Board/machine configuration`_ below.
201
202 The format and meaning of the configuration parameter, PLATFORM_X_PULL_UP
203 above, is entirely defined by the pin controller driver.
204
205 The pin configuration driver implements callbacks for changing pin
206 configuration in the pin controller ops like this:
207
208 .. code-block:: c
209
210         #include <linux/pinctrl/pinconf.h>
211         #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
212
213         #include "platform_x_pindefs.h"
214
215         static int foo_pin_config_get(struct pinctrl_dev *pctldev,
216                                       unsigned int offset,
217                                       unsigned long *config)
218         {
219                 struct my_conftype conf;
220
221                 /* ... Find setting for pin @ offset ... */
222
223                 *config = (unsigned long) conf;
224         }
225
226         static int foo_pin_config_set(struct pinctrl_dev *pctldev,
227                                       unsigned int offset,
228                                       unsigned long config)
229         {
230                 struct my_conftype *conf = (struct my_conftype *) config;
231
232                 switch (conf) {
233                         case PLATFORM_X_PULL_UP:
234                         ...
235                         break;
236                 }
237         }
238
239         static int foo_pin_config_group_get(struct pinctrl_dev *pctldev,
240                                             unsigned selector,
241                                             unsigned long *config)
242         {
243                 ...
244         }
245
246         static int foo_pin_config_group_set(struct pinctrl_dev *pctldev,
247                                             unsigned selector,
248                                             unsigned long config)
249         {
250                 ...
251         }
252
253         static struct pinconf_ops foo_pconf_ops = {
254                 .pin_config_get = foo_pin_config_get,
255                 .pin_config_set = foo_pin_config_set,
256                 .pin_config_group_get = foo_pin_config_group_get,
257                 .pin_config_group_set = foo_pin_config_group_set,
258         };
259
260         /* Pin config operations are handled by some pin controller */
261         static struct pinctrl_desc foo_desc = {
262                 ...
263                 .confops = &foo_pconf_ops,
264         };
265
266 Interaction with the GPIO subsystem
267 ===================================
268
269 The GPIO drivers may want to perform operations of various types on the same
270 physical pins that are also registered as pin controller pins.
271
272 First and foremost, the two subsystems can be used as completely orthogonal,
273 see the section named `Pin control requests from drivers`_ and
274 `Drivers needing both pin control and GPIOs`_ below for details. But in some
275 situations a cross-subsystem mapping between pins and GPIOs is needed.
276
277 Since the pin controller subsystem has its pinspace local to the pin controller
278 we need a mapping so that the pin control subsystem can figure out which pin
279 controller handles control of a certain GPIO pin. Since a single pin controller
280 may be muxing several GPIO ranges (typically SoCs that have one set of pins,
281 but internally several GPIO silicon blocks, each modelled as a struct
282 gpio_chip) any number of GPIO ranges can be added to a pin controller instance
283 like this:
284
285 .. code-block:: c
286
287         #include <linux/gpio/driver.h>
288
289         #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
290
291         struct gpio_chip chip_a;
292         struct gpio_chip chip_b;
293
294         static struct pinctrl_gpio_range gpio_range_a = {
295                 .name = "chip a",
296                 .id = 0,
297                 .base = 32,
298                 .pin_base = 32,
299                 .npins = 16,
300                 .gc = &chip_a,
301         };
302
303         static struct pinctrl_gpio_range gpio_range_b = {
304                 .name = "chip b",
305                 .id = 0,
306                 .base = 48,
307                 .pin_base = 64,
308                 .npins = 8,
309                 .gc = &chip_b;
310         };
311
312         int __init foo_init(void)
313         {
314                 struct pinctrl_dev *pctl;
315                 ...
316                 pinctrl_add_gpio_range(pctl, &gpio_range_a);
317                 pinctrl_add_gpio_range(pctl, &gpio_range_b);
318                 ...
319         }
320
321 So this complex system has one pin controller handling two different
322 GPIO chips. "chip a" has 16 pins and "chip b" has 8 pins. The "chip a" and
323 "chip b" have different ``pin_base``, which means a start pin number of the
324 GPIO range.
325
326 The GPIO range of "chip a" starts from the GPIO base of 32 and actual
327 pin range also starts from 32. However "chip b" has different starting
328 offset for the GPIO range and pin range. The GPIO range of "chip b" starts
329 from GPIO number 48, while the pin range of "chip b" starts from 64.
330
331 We can convert a gpio number to actual pin number using this ``pin_base``.
332 They are mapped in the global GPIO pin space at:
333
334 chip a:
335  - GPIO range : [32 .. 47]
336  - pin range  : [32 .. 47]
337 chip b:
338  - GPIO range : [48 .. 55]
339  - pin range  : [64 .. 71]
340
341 The above examples assume the mapping between the GPIOs and pins is
342 linear. If the mapping is sparse or haphazard, an array of arbitrary pin
343 numbers can be encoded in the range like this:
344
345 .. code-block:: c
346
347         static const unsigned int range_pins[] = { 14, 1, 22, 17, 10, 8, 6, 2 };
348
349         static struct pinctrl_gpio_range gpio_range = {
350                 .name = "chip",
351                 .id = 0,
352                 .base = 32,
353                 .pins = &range_pins,
354                 .npins = ARRAY_SIZE(range_pins),
355                 .gc = &chip,
356         };
357
358 In this case the ``pin_base`` property will be ignored. If the name of a pin
359 group is known, the pins and npins elements of the above structure can be
360 initialised using the function ``pinctrl_get_group_pins()``, e.g. for pin
361 group "foo":
362
363 .. code-block:: c
364
365         pinctrl_get_group_pins(pctl, "foo", &gpio_range.pins, &gpio_range.npins);
366
367 When GPIO-specific functions in the pin control subsystem are called, these
368 ranges will be used to look up the appropriate pin controller by inspecting
369 and matching the pin to the pin ranges across all controllers. When a
370 pin controller handling the matching range is found, GPIO-specific functions
371 will be called on that specific pin controller.
372
373 For all functionalities dealing with pin biasing, pin muxing etc, the pin
374 controller subsystem will look up the corresponding pin number from the passed
375 in gpio number, and use the range's internals to retrieve a pin number. After
376 that, the subsystem passes it on to the pin control driver, so the driver
377 will get a pin number into its handled number range. Further it is also passed
378 the range ID value, so that the pin controller knows which range it should
379 deal with.
380
381 Calling ``pinctrl_add_gpio_range()`` from pinctrl driver is DEPRECATED. Please see
382 section 2.1 of ``Documentation/devicetree/bindings/gpio/gpio.txt`` on how to bind
383 pinctrl and gpio drivers.
384
385
386 PINMUX interfaces
387 =================
388
389 These calls use the pinmux_* naming prefix.  No other calls should use that
390 prefix.
391
392
393 What is pinmuxing?
394 ==================
395
396 PINMUX, also known as padmux, ballmux, alternate functions or mission modes
397 is a way for chip vendors producing some kind of electrical packages to use
398 a certain physical pin (ball, pad, finger, etc) for multiple mutually exclusive
399 functions, depending on the application. By "application" in this context
400 we usually mean a way of soldering or wiring the package into an electronic
401 system, even though the framework makes it possible to also change the function
402 at runtime.
403
404 Here is an example of a PGA (Pin Grid Array) chip seen from underneath::
405
406         A   B   C   D   E   F   G   H
407       +---+
408    8  | o | o   o   o   o   o   o   o
409       |   |
410    7  | o | o   o   o   o   o   o   o
411       |   |
412    6  | o | o   o   o   o   o   o   o
413       +---+---+
414    5  | o | o | o   o   o   o   o   o
415       +---+---+               +---+
416    4    o   o   o   o   o   o | o | o
417                               |   |
418    3    o   o   o   o   o   o | o | o
419                               |   |
420    2    o   o   o   o   o   o | o | o
421       +-------+-------+-------+---+---+
422    1  | o   o | o   o | o   o | o | o |
423       +-------+-------+-------+---+---+
424
425 This is not tetris. The game to think of is chess. Not all PGA/BGA packages
426 are chessboard-like, big ones have "holes" in some arrangement according to
427 different design patterns, but we're using this as a simple example. Of the
428 pins you see some will be taken by things like a few VCC and GND to feed power
429 to the chip, and quite a few will be taken by large ports like an external
430 memory interface. The remaining pins will often be subject to pin multiplexing.
431
432 The example 8x8 PGA package above will have pin numbers 0 through 63 assigned
433 to its physical pins. It will name the pins { A1, A2, A3 ... H6, H7, H8 } using
434 pinctrl_register_pins() and a suitable data set as shown earlier.
435
436 In this 8x8 BGA package the pins { A8, A7, A6, A5 } can be used as an SPI port
437 (these are four pins: CLK, RXD, TXD, FRM). In that case, pin B5 can be used as
438 some general-purpose GPIO pin. However, in another setting, pins { A5, B5 } can
439 be used as an I2C port (these are just two pins: SCL, SDA). Needless to say,
440 we cannot use the SPI port and I2C port at the same time. However in the inside
441 of the package the silicon performing the SPI logic can alternatively be routed
442 out on pins { G4, G3, G2, G1 }.
443
444 On the bottom row at { A1, B1, C1, D1, E1, F1, G1, H1 } we have something
445 special - it's an external MMC bus that can be 2, 4 or 8 bits wide, and it will
446 consume 2, 4 or 8 pins respectively, so either { A1, B1 } are taken or
447 { A1, B1, C1, D1 } or all of them. If we use all 8 bits, we cannot use the SPI
448 port on pins { G4, G3, G2, G1 } of course.
449
450 This way the silicon blocks present inside the chip can be multiplexed "muxed"
451 out on different pin ranges. Often contemporary SoC (systems on chip) will
452 contain several I2C, SPI, SDIO/MMC, etc silicon blocks that can be routed to
453 different pins by pinmux settings.
454
455 Since general-purpose I/O pins (GPIO) are typically always in shortage, it is
456 common to be able to use almost any pin as a GPIO pin if it is not currently
457 in use by some other I/O port.
458
459
460 Pinmux conventions
461 ==================
462
463 The purpose of the pinmux functionality in the pin controller subsystem is to
464 abstract and provide pinmux settings to the devices you choose to instantiate
465 in your machine configuration. It is inspired by the clk, GPIO and regulator
466 subsystems, so devices will request their mux setting, but it's also possible
467 to request a single pin for e.g. GPIO.
468
469 The conventions are:
470
471 - FUNCTIONS can be switched in and out by a driver residing with the pin
472   control subsystem in the ``drivers/pinctrl`` directory of the kernel. The
473   pin control driver knows the possible functions. In the example above you can
474   identify three pinmux functions, one for spi, one for i2c and one for mmc.
475
476 - FUNCTIONS are assumed to be enumerable from zero in a one-dimensional array.
477   In this case the array could be something like: { spi0, i2c0, mmc0 }
478   for the three available functions.
479
480 - FUNCTIONS have PIN GROUPS as defined on the generic level - so a certain
481   function is *always* associated with a certain set of pin groups, could
482   be just a single one, but could also be many. In the example above the
483   function i2c is associated with the pins { A5, B5 }, enumerated as
484   { 24, 25 } in the controller pin space.
485
486   The Function spi is associated with pin groups { A8, A7, A6, A5 }
487   and { G4, G3, G2, G1 }, which are enumerated as { 0, 8, 16, 24 } and
488   { 38, 46, 54, 62 } respectively.
489
490   Group names must be unique per pin controller, no two groups on the same
491   controller may have the same name.
492
493 - The combination of a FUNCTION and a PIN GROUP determine a certain function
494   for a certain set of pins. The knowledge of the functions and pin groups
495   and their machine-specific particulars are kept inside the pinmux driver,
496   from the outside only the enumerators are known, and the driver core can
497   request:
498
499   - The name of a function with a certain selector (>= 0)
500   - A list of groups associated with a certain function
501   - That a certain group in that list to be activated for a certain function
502
503   As already described above, pin groups are in turn self-descriptive, so
504   the core will retrieve the actual pin range in a certain group from the
505   driver.
506
507 - FUNCTIONS and GROUPS on a certain PIN CONTROLLER are MAPPED to a certain
508   device by the board file, device tree or similar machine setup configuration
509   mechanism, similar to how regulators are connected to devices, usually by
510   name. Defining a pin controller, function and group thus uniquely identify
511   the set of pins to be used by a certain device. (If only one possible group
512   of pins is available for the function, no group name need to be supplied -
513   the core will simply select the first and only group available.)
514
515   In the example case we can define that this particular machine shall
516   use device spi0 with pinmux function fspi0 group gspi0 and i2c0 on function
517   fi2c0 group gi2c0, on the primary pin controller, we get mappings
518   like these:
519
520   .. code-block:: c
521
522         {
523                 {"map-spi0", spi0, pinctrl0, fspi0, gspi0},
524                 {"map-i2c0", i2c0, pinctrl0, fi2c0, gi2c0},
525         }
526
527   Every map must be assigned a state name, pin controller, device and
528   function. The group is not compulsory - if it is omitted the first group
529   presented by the driver as applicable for the function will be selected,
530   which is useful for simple cases.
531
532   It is possible to map several groups to the same combination of device,
533   pin controller and function. This is for cases where a certain function on
534   a certain pin controller may use different sets of pins in different
535   configurations.
536
537 - PINS for a certain FUNCTION using a certain PIN GROUP on a certain
538   PIN CONTROLLER are provided on a first-come first-serve basis, so if some
539   other device mux setting or GPIO pin request has already taken your physical
540   pin, you will be denied the use of it. To get (activate) a new setting, the
541   old one has to be put (deactivated) first.
542
543 Sometimes the documentation and hardware registers will be oriented around
544 pads (or "fingers") rather than pins - these are the soldering surfaces on the
545 silicon inside the package, and may or may not match the actual number of
546 pins/balls underneath the capsule. Pick some enumeration that makes sense to
547 you. Define enumerators only for the pins you can control if that makes sense.
548
549 Assumptions:
550
551 We assume that the number of possible function maps to pin groups is limited by
552 the hardware. I.e. we assume that there is no system where any function can be
553 mapped to any pin, like in a phone exchange. So the available pin groups for
554 a certain function will be limited to a few choices (say up to eight or so),
555 not hundreds or any amount of choices. This is the characteristic we have found
556 by inspecting available pinmux hardware, and a necessary assumption since we
557 expect pinmux drivers to present *all* possible function vs pin group mappings
558 to the subsystem.
559
560
561 Pinmux drivers
562 ==============
563
564 The pinmux core takes care of preventing conflicts on pins and calling
565 the pin controller driver to execute different settings.
566
567 It is the responsibility of the pinmux driver to impose further restrictions
568 (say for example infer electronic limitations due to load, etc.) to determine
569 whether or not the requested function can actually be allowed, and in case it
570 is possible to perform the requested mux setting, poke the hardware so that
571 this happens.
572
573 Pinmux drivers are required to supply a few callback functions, some are
574 optional. Usually the ``.set_mux()`` function is implemented, writing values into
575 some certain registers to activate a certain mux setting for a certain pin.
576
577 A simple driver for the above example will work by setting bits 0, 1, 2, 3, 4, or 5
578 into some register named MUX to select a certain function with a certain
579 group of pins would work something like this:
580
581 .. code-block:: c
582
583         #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
584         #include <linux/pinctrl/pinmux.h>
585
586         static const unsigned int spi0_0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };
587         static const unsigned int spi0_1_pins[] = { 38, 46, 54, 62 };
588         static const unsigned int i2c0_pins[] = { 24, 25 };
589         static const unsigned int mmc0_1_pins[] = { 56, 57 };
590         static const unsigned int mmc0_2_pins[] = { 58, 59 };
591         static const unsigned int mmc0_3_pins[] = { 60, 61, 62, 63 };
592
593         static const struct pingroup foo_groups[] = {
594                 PINCTRL_PINGROUP("spi0_0_grp", spi0_0_pins, ARRAY_SIZE(spi0_0_pins)),
595                 PINCTRL_PINGROUP("spi0_1_grp", spi0_1_pins, ARRAY_SIZE(spi0_1_pins)),
596                 PINCTRL_PINGROUP("i2c0_grp", i2c0_pins, ARRAY_SIZE(i2c0_pins)),
597                 PINCTRL_PINGROUP("mmc0_1_grp", mmc0_1_pins, ARRAY_SIZE(mmc0_1_pins)),
598                 PINCTRL_PINGROUP("mmc0_2_grp", mmc0_2_pins, ARRAY_SIZE(mmc0_2_pins)),
599                 PINCTRL_PINGROUP("mmc0_3_grp", mmc0_3_pins, ARRAY_SIZE(mmc0_3_pins)),
600         };
601
602         static int foo_get_groups_count(struct pinctrl_dev *pctldev)
603         {
604                 return ARRAY_SIZE(foo_groups);
605         }
606
607         static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,
608                                               unsigned int selector)
609         {
610                 return foo_groups[selector].name;
611         }
612
613         static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned int selector,
614                                       const unsigned int **pins,
615                                       unsigned int *npins)
616         {
617                 *pins = foo_groups[selector].pins;
618                 *npins = foo_groups[selector].npins;
619                 return 0;
620         }
621
622         static struct pinctrl_ops foo_pctrl_ops = {
623                 .get_groups_count = foo_get_groups_count,
624                 .get_group_name = foo_get_group_name,
625                 .get_group_pins = foo_get_group_pins,
626         };
627
628         static const char * const spi0_groups[] = { "spi0_0_grp", "spi0_1_grp" };
629         static const char * const i2c0_groups[] = { "i2c0_grp" };
630         static const char * const mmc0_groups[] = { "mmc0_1_grp", "mmc0_2_grp", "mmc0_3_grp" };
631
632         static const struct pinfunction foo_functions[] = {
633                 PINCTRL_PINFUNCTION("spi0", spi0_groups, ARRAY_SIZE(spi0_groups)),
634                 PINCTRL_PINFUNCTION("i2c0", i2c0_groups, ARRAY_SIZE(i2c0_groups)),
635                 PINCTRL_PINFUNCTION("mmc0", mmc0_groups, ARRAY_SIZE(mmc0_groups)),
636         };
637
638         static int foo_get_functions_count(struct pinctrl_dev *pctldev)
639         {
640                 return ARRAY_SIZE(foo_functions);
641         }
642
643         static const char *foo_get_fname(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned int selector)
644         {
645                 return foo_functions[selector].name;
646         }
647
648         static int foo_get_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned int selector,
649                                   const char * const **groups,
650                                   unsigned int * const ngroups)
651         {
652                 *groups = foo_functions[selector].groups;
653                 *ngroups = foo_functions[selector].ngroups;
654                 return 0;
655         }
656
657         static int foo_set_mux(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned int selector,
658                                unsigned int group)
659         {
660                 u8 regbit = BIT(group);
661
662                 writeb((readb(MUX) | regbit), MUX);
663                 return 0;
664         }
665
666         static struct pinmux_ops foo_pmxops = {
667                 .get_functions_count = foo_get_functions_count,
668                 .get_function_name = foo_get_fname,
669                 .get_function_groups = foo_get_groups,
670                 .set_mux = foo_set_mux,
671                 .strict = true,
672         };
673
674         /* Pinmux operations are handled by some pin controller */
675         static struct pinctrl_desc foo_desc = {
676                 ...
677                 .pctlops = &foo_pctrl_ops,
678                 .pmxops = &foo_pmxops,
679         };
680
681 In the example activating muxing 0 and 2 at the same time setting bits
682 0 and 2, uses pin 24 in common so they would collide. All the same for
683 the muxes 1 and 5, which have pin 62 in common.
684
685 The beauty of the pinmux subsystem is that since it keeps track of all
686 pins and who is using them, it will already have denied an impossible
687 request like that, so the driver does not need to worry about such
688 things - when it gets a selector passed in, the pinmux subsystem makes
689 sure no other device or GPIO assignment is already using the selected
690 pins. Thus bits 0 and 2, or 1 and 5 in the control register will never
691 be set at the same time.
692
693 All the above functions are mandatory to implement for a pinmux driver.
694
695
696 Pin control interaction with the GPIO subsystem
697 ===============================================
698
699 Note that the following implies that the use case is to use a certain pin
700 from the Linux kernel using the API in ``<linux/gpio/consumer.h>`` with gpiod_get()
701 and similar functions. There are cases where you may be using something
702 that your datasheet calls "GPIO mode", but actually is just an electrical
703 configuration for a certain device. See the section below named
704 `GPIO mode pitfalls`_ for more details on this scenario.
705
706 The public pinmux API contains two functions named ``pinctrl_gpio_request()``
707 and ``pinctrl_gpio_free()``. These two functions shall *ONLY* be called from
708 gpiolib-based drivers as part of their ``.request()`` and ``.free()`` semantics.
709 Likewise the ``pinctrl_gpio_direction_input()`` / ``pinctrl_gpio_direction_output()``
710 shall only be called from within respective ``.direction_input()`` /
711 ``.direction_output()`` gpiolib implementation.
712
713 NOTE that platforms and individual drivers shall *NOT* request GPIO pins to be
714 controlled e.g. muxed in. Instead, implement a proper gpiolib driver and have
715 that driver request proper muxing and other control for its pins.
716
717 The function list could become long, especially if you can convert every
718 individual pin into a GPIO pin independent of any other pins, and then try
719 the approach to define every pin as a function.
720
721 In this case, the function array would become 64 entries for each GPIO
722 setting and then the device functions.
723
724 For this reason there are two functions a pin control driver can implement
725 to enable only GPIO on an individual pin: ``.gpio_request_enable()`` and
726 ``.gpio_disable_free()``.
727
728 This function will pass in the affected GPIO range identified by the pin
729 controller core, so you know which GPIO pins are being affected by the request
730 operation.
731
732 If your driver needs to have an indication from the framework of whether the
733 GPIO pin shall be used for input or output you can implement the
734 ``.gpio_set_direction()`` function. As described this shall be called from the
735 gpiolib driver and the affected GPIO range, pin offset and desired direction
736 will be passed along to this function.
737
738 Alternatively to using these special functions, it is fully allowed to use
739 named functions for each GPIO pin, the ``pinctrl_gpio_request()`` will attempt to
740 obtain the function "gpioN" where "N" is the global GPIO pin number if no
741 special GPIO-handler is registered.
742
743
744 GPIO mode pitfalls
745 ==================
746
747 Due to the naming conventions used by hardware engineers, where "GPIO"
748 is taken to mean different things than what the kernel does, the developer
749 may be confused by a datasheet talking about a pin being possible to set
750 into "GPIO mode". It appears that what hardware engineers mean with
751 "GPIO mode" is not necessarily the use case that is implied in the kernel
752 interface ``<linux/gpio/consumer.h>``: a pin that you grab from kernel code and then
753 either listen for input or drive high/low to assert/deassert some
754 external line.
755
756 Rather hardware engineers think that "GPIO mode" means that you can
757 software-control a few electrical properties of the pin that you would
758 not be able to control if the pin was in some other mode, such as muxed in
759 for a device.
760
761 The GPIO portions of a pin and its relation to a certain pin controller
762 configuration and muxing logic can be constructed in several ways. Here
763 are two examples.
764
765 Example **(A)**::
766
767                        pin config
768                        logic regs
769                        |               +- SPI
770      Physical pins --- pad --- pinmux -+- I2C
771                                |       +- mmc
772                                |       +- GPIO
773                                pin
774                                multiplex
775                                logic regs
776
777 Here some electrical properties of the pin can be configured no matter
778 whether the pin is used for GPIO or not. If you multiplex a GPIO onto a
779 pin, you can also drive it high/low from "GPIO" registers.
780 Alternatively, the pin can be controlled by a certain peripheral, while
781 still applying desired pin config properties. GPIO functionality is thus
782 orthogonal to any other device using the pin.
783
784 In this arrangement the registers for the GPIO portions of the pin controller,
785 or the registers for the GPIO hardware module are likely to reside in a
786 separate memory range only intended for GPIO driving, and the register
787 range dealing with pin config and pin multiplexing get placed into a
788 different memory range and a separate section of the data sheet.
789
790 A flag "strict" in struct pinmux_ops is available to check and deny
791 simultaneous access to the same pin from GPIO and pin multiplexing
792 consumers on hardware of this type. The pinctrl driver should set this flag
793 accordingly.
794
795 Example **(B)**::
796
797                        pin config
798                        logic regs
799                        |               +- SPI
800      Physical pins --- pad --- pinmux -+- I2C
801                        |       |       +- mmc
802                        |       |
803                        GPIO    pin
804                                multiplex
805                                logic regs
806
807 In this arrangement, the GPIO functionality can always be enabled, such that
808 e.g. a GPIO input can be used to "spy" on the SPI/I2C/MMC signal while it is
809 pulsed out. It is likely possible to disrupt the traffic on the pin by doing
810 wrong things on the GPIO block, as it is never really disconnected. It is
811 possible that the GPIO, pin config and pin multiplex registers are placed into
812 the same memory range and the same section of the data sheet, although that
813 need not be the case.
814
815 In some pin controllers, although the physical pins are designed in the same
816 way as (B), the GPIO function still can't be enabled at the same time as the
817 peripheral functions. So again the "strict" flag should be set, denying
818 simultaneous activation by GPIO and other muxed in devices.
819
820 From a kernel point of view, however, these are different aspects of the
821 hardware and shall be put into different subsystems:
822
823 - Registers (or fields within registers) that control electrical
824   properties of the pin such as biasing and drive strength should be
825   exposed through the pinctrl subsystem, as "pin configuration" settings.
826
827 - Registers (or fields within registers) that control muxing of signals
828   from various other HW blocks (e.g. I2C, MMC, or GPIO) onto pins should
829   be exposed through the pinctrl subsystem, as mux functions.
830
831 - Registers (or fields within registers) that control GPIO functionality
832   such as setting a GPIO's output value, reading a GPIO's input value, or
833   setting GPIO pin direction should be exposed through the GPIO subsystem,
834   and if they also support interrupt capabilities, through the irqchip
835   abstraction.
836
837 Depending on the exact HW register design, some functions exposed by the
838 GPIO subsystem may call into the pinctrl subsystem in order to
839 coordinate register settings across HW modules. In particular, this may
840 be needed for HW with separate GPIO and pin controller HW modules, where
841 e.g. GPIO direction is determined by a register in the pin controller HW
842 module rather than the GPIO HW module.
843
844 Electrical properties of the pin such as biasing and drive strength
845 may be placed at some pin-specific register in all cases or as part
846 of the GPIO register in case (B) especially. This doesn't mean that such
847 properties necessarily pertain to what the Linux kernel calls "GPIO".
848
849 Example: a pin is usually muxed in to be used as a UART TX line. But during
850 system sleep, we need to put this pin into "GPIO mode" and ground it.
851
852 If you make a 1-to-1 map to the GPIO subsystem for this pin, you may start
853 to think that you need to come up with something really complex, that the
854 pin shall be used for UART TX and GPIO at the same time, that you will grab
855 a pin control handle and set it to a certain state to enable UART TX to be
856 muxed in, then twist it over to GPIO mode and use gpiod_direction_output()
857 to drive it low during sleep, then mux it over to UART TX again when you
858 wake up and maybe even gpiod_get() / gpiod_put() as part of this cycle. This
859 all gets very complicated.
860
861 The solution is to not think that what the datasheet calls "GPIO mode"
862 has to be handled by the ``<linux/gpio/consumer.h>`` interface. Instead view this as
863 a certain pin config setting. Look in e.g. ``<linux/pinctrl/pinconf-generic.h>``
864 and you find this in the documentation:
865
866   PIN_CONFIG_OUTPUT:
867      this will configure the pin in output, use argument
868      1 to indicate high level, argument 0 to indicate low level.
869
870 So it is perfectly possible to push a pin into "GPIO mode" and drive the
871 line low as part of the usual pin control map. So for example your UART
872 driver may look like this:
873
874 .. code-block:: c
875
876         #include <linux/pinctrl/consumer.h>
877
878         struct pinctrl          *pinctrl;
879         struct pinctrl_state    *pins_default;
880         struct pinctrl_state    *pins_sleep;
881
882         pins_default = pinctrl_lookup_state(uap->pinctrl, PINCTRL_STATE_DEFAULT);
883         pins_sleep = pinctrl_lookup_state(uap->pinctrl, PINCTRL_STATE_SLEEP);
884
885         /* Normal mode */
886         retval = pinctrl_select_state(pinctrl, pins_default);
887
888         /* Sleep mode */
889         retval = pinctrl_select_state(pinctrl, pins_sleep);
890
891 And your machine configuration may look like this:
892
893 .. code-block:: c
894
895         static unsigned long uart_default_mode[] = {
896                 PIN_CONF_PACKED(PIN_CONFIG_DRIVE_PUSH_PULL, 0),
897         };
898
899         static unsigned long uart_sleep_mode[] = {
900                 PIN_CONF_PACKED(PIN_CONFIG_OUTPUT, 0),
901         };
902
903         static struct pinctrl_map pinmap[] __initdata = {
904                 PIN_MAP_MUX_GROUP("uart", PINCTRL_STATE_DEFAULT, "pinctrl-foo",
905                                   "u0_group", "u0"),
906                 PIN_MAP_CONFIGS_PIN("uart", PINCTRL_STATE_DEFAULT, "pinctrl-foo",
907                                     "UART_TX_PIN", uart_default_mode),
908                 PIN_MAP_MUX_GROUP("uart", PINCTRL_STATE_SLEEP, "pinctrl-foo",
909                                   "u0_group", "gpio-mode"),
910                 PIN_MAP_CONFIGS_PIN("uart", PINCTRL_STATE_SLEEP, "pinctrl-foo",
911                                     "UART_TX_PIN", uart_sleep_mode),
912         };
913
914         foo_init(void)
915         {
916                 pinctrl_register_mappings(pinmap, ARRAY_SIZE(pinmap));
917         }
918
919 Here the pins we want to control are in the "u0_group" and there is some
920 function called "u0" that can be enabled on this group of pins, and then
921 everything is UART business as usual. But there is also some function
922 named "gpio-mode" that can be mapped onto the same pins to move them into
923 GPIO mode.
924
925 This will give the desired effect without any bogus interaction with the
926 GPIO subsystem. It is just an electrical configuration used by that device
927 when going to sleep, it might imply that the pin is set into something the
928 datasheet calls "GPIO mode", but that is not the point: it is still used
929 by that UART device to control the pins that pertain to that very UART
930 driver, putting them into modes needed by the UART. GPIO in the Linux
931 kernel sense are just some 1-bit line, and is a different use case.
932
933 How the registers are poked to attain the push or pull, and output low
934 configuration and the muxing of the "u0" or "gpio-mode" group onto these
935 pins is a question for the driver.
936
937 Some datasheets will be more helpful and refer to the "GPIO mode" as
938 "low power mode" rather than anything to do with GPIO. This often means
939 the same thing electrically speaking, but in this latter case the
940 software engineers will usually quickly identify that this is some
941 specific muxing or configuration rather than anything related to the GPIO
942 API.
943
944
945 Board/machine configuration
946 ===========================
947
948 Boards and machines define how a certain complete running system is put
949 together, including how GPIOs and devices are muxed, how regulators are
950 constrained and how the clock tree looks. Of course pinmux settings are also
951 part of this.
952
953 A pin controller configuration for a machine looks pretty much like a simple
954 regulator configuration, so for the example array above we want to enable i2c
955 and spi on the second function mapping:
956
957 .. code-block:: c
958
959         #include <linux/pinctrl/machine.h>
960
961         static const struct pinctrl_map mapping[] __initconst = {
962                 {
963                         .dev_name = "foo-spi.0",
964                         .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
965                         .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
966                         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
967                         .data.mux.function = "spi0",
968                 },
969                 {
970                         .dev_name = "foo-i2c.0",
971                         .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
972                         .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
973                         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
974                         .data.mux.function = "i2c0",
975                 },
976                 {
977                         .dev_name = "foo-mmc.0",
978                         .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
979                         .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
980                         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
981                         .data.mux.function = "mmc0",
982                 },
983         };
984
985 The dev_name here matches to the unique device name that can be used to look
986 up the device struct (just like with clockdev or regulators). The function name
987 must match a function provided by the pinmux driver handling this pin range.
988
989 As you can see we may have several pin controllers on the system and thus
990 we need to specify which one of them contains the functions we wish to map.
991
992 You register this pinmux mapping to the pinmux subsystem by simply:
993
994 .. code-block:: c
995
996        ret = pinctrl_register_mappings(mapping, ARRAY_SIZE(mapping));
997
998 Since the above construct is pretty common there is a helper macro to make
999 it even more compact which assumes you want to use pinctrl-foo and position
1000 0 for mapping, for example:
1001
1002 .. code-block:: c
1003
1004         static struct pinctrl_map mapping[] __initdata = {
1005                 PIN_MAP_MUX_GROUP("foo-i2c.o", PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1006                                   "pinctrl-foo", NULL, "i2c0"),
1007         };
1008
1009 The mapping table may also contain pin configuration entries. It's common for
1010 each pin/group to have a number of configuration entries that affect it, so
1011 the table entries for configuration reference an array of config parameters
1012 and values. An example using the convenience macros is shown below:
1013
1014 .. code-block:: c
1015
1016         static unsigned long i2c_grp_configs[] = {
1017                 FOO_PIN_DRIVEN,
1018                 FOO_PIN_PULLUP,
1019         };
1020
1021         static unsigned long i2c_pin_configs[] = {
1022                 FOO_OPEN_COLLECTOR,
1023                 FOO_SLEW_RATE_SLOW,
1024         };
1025
1026         static struct pinctrl_map mapping[] __initdata = {
1027                 PIN_MAP_MUX_GROUP("foo-i2c.0", PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1028                                   "pinctrl-foo", "i2c0", "i2c0"),
1029                 PIN_MAP_CONFIGS_GROUP("foo-i2c.0", PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1030                                       "pinctrl-foo", "i2c0", i2c_grp_configs),
1031                 PIN_MAP_CONFIGS_PIN("foo-i2c.0", PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1032                                     "pinctrl-foo", "i2c0scl", i2c_pin_configs),
1033                 PIN_MAP_CONFIGS_PIN("foo-i2c.0", PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1034                                     "pinctrl-foo", "i2c0sda", i2c_pin_configs),
1035         };
1036
1037 Finally, some devices expect the mapping table to contain certain specific
1038 named states. When running on hardware that doesn't need any pin controller
1039 configuration, the mapping table must still contain those named states, in
1040 order to explicitly indicate that the states were provided and intended to
1041 be empty. Table entry macro ``PIN_MAP_DUMMY_STATE()`` serves the purpose of defining
1042 a named state without causing any pin controller to be programmed:
1043
1044 .. code-block:: c
1045
1046         static struct pinctrl_map mapping[] __initdata = {
1047                 PIN_MAP_DUMMY_STATE("foo-i2c.0", PINCTRL_STATE_DEFAULT),
1048         };
1049
1050
1051 Complex mappings
1052 ================
1053
1054 As it is possible to map a function to different groups of pins an optional
1055 .group can be specified like this:
1056
1057 .. code-block:: c
1058
1059         ...
1060         {
1061                 .dev_name = "foo-spi.0",
1062                 .name = "spi0-pos-A",
1063                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1064                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1065                 .function = "spi0",
1066                 .group = "spi0_0_grp",
1067         },
1068         {
1069                 .dev_name = "foo-spi.0",
1070                 .name = "spi0-pos-B",
1071                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1072                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1073                 .function = "spi0",
1074                 .group = "spi0_1_grp",
1075         },
1076         ...
1077
1078 This example mapping is used to switch between two positions for spi0 at
1079 runtime, as described further below under the heading `Runtime pinmuxing`_.
1080
1081 Further it is possible for one named state to affect the muxing of several
1082 groups of pins, say for example in the mmc0 example above, where you can
1083 additively expand the mmc0 bus from 2 to 4 to 8 pins. If we want to use all
1084 three groups for a total of 2 + 2 + 4 = 8 pins (for an 8-bit MMC bus as is the
1085 case), we define a mapping like this:
1086
1087 .. code-block:: c
1088
1089         ...
1090         {
1091                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1092                 .name = "2bit"
1093                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1094                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1095                 .function = "mmc0",
1096                 .group = "mmc0_1_grp",
1097         },
1098         {
1099                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1100                 .name = "4bit"
1101                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1102                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1103                 .function = "mmc0",
1104                 .group = "mmc0_1_grp",
1105         },
1106         {
1107                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1108                 .name = "4bit"
1109                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1110                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1111                 .function = "mmc0",
1112                 .group = "mmc0_2_grp",
1113         },
1114         {
1115                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1116                 .name = "8bit"
1117                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1118                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1119                 .function = "mmc0",
1120                 .group = "mmc0_1_grp",
1121         },
1122         {
1123                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1124                 .name = "8bit"
1125                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1126                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1127                 .function = "mmc0",
1128                 .group = "mmc0_2_grp",
1129         },
1130         {
1131                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1132                 .name = "8bit"
1133                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1134                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1135                 .function = "mmc0",
1136                 .group = "mmc0_3_grp",
1137         },
1138         ...
1139
1140 The result of grabbing this mapping from the device with something like
1141 this (see next paragraph):
1142
1143 .. code-block:: c
1144
1145         p = devm_pinctrl_get(dev);
1146         s = pinctrl_lookup_state(p, "8bit");
1147         ret = pinctrl_select_state(p, s);
1148
1149 or more simply:
1150
1151 .. code-block:: c
1152
1153         p = devm_pinctrl_get_select(dev, "8bit");
1154
1155 Will be that you activate all the three bottom records in the mapping at
1156 once. Since they share the same name, pin controller device, function and
1157 device, and since we allow multiple groups to match to a single device, they
1158 all get selected, and they all get enabled and disable simultaneously by the
1159 pinmux core.
1160
1161
1162 Pin control requests from drivers
1163 =================================
1164
1165 When a device driver is about to probe the device core will automatically
1166 attempt to issue ``pinctrl_get_select_default()`` on these devices.
1167 This way driver writers do not need to add any of the boilerplate code
1168 of the type found below. However when doing fine-grained state selection
1169 and not using the "default" state, you may have to do some device driver
1170 handling of the pinctrl handles and states.
1171
1172 So if you just want to put the pins for a certain device into the default
1173 state and be done with it, there is nothing you need to do besides
1174 providing the proper mapping table. The device core will take care of
1175 the rest.
1176
1177 Generally it is discouraged to let individual drivers get and enable pin
1178 control. So if possible, handle the pin control in platform code or some other
1179 place where you have access to all the affected struct device * pointers. In
1180 some cases where a driver needs to e.g. switch between different mux mappings
1181 at runtime this is not possible.
1182
1183 A typical case is if a driver needs to switch bias of pins from normal
1184 operation and going to sleep, moving from the ``PINCTRL_STATE_DEFAULT`` to
1185 ``PINCTRL_STATE_SLEEP`` at runtime, re-biasing or even re-muxing pins to save
1186 current in sleep mode.
1187
1188 A driver may request a certain control state to be activated, usually just the
1189 default state like this:
1190
1191 .. code-block:: c
1192
1193         #include <linux/pinctrl/consumer.h>
1194
1195         struct foo_state {
1196         struct pinctrl *p;
1197         struct pinctrl_state *s;
1198         ...
1199         };
1200
1201         foo_probe()
1202         {
1203                 /* Allocate a state holder named "foo" etc */
1204                 struct foo_state *foo = ...;
1205
1206                 foo->p = devm_pinctrl_get(&device);
1207                 if (IS_ERR(foo->p)) {
1208                         /* FIXME: clean up "foo" here */
1209                         return PTR_ERR(foo->p);
1210                 }
1211
1212                 foo->s = pinctrl_lookup_state(foo->p, PINCTRL_STATE_DEFAULT);
1213                 if (IS_ERR(foo->s)) {
1214                         /* FIXME: clean up "foo" here */
1215                         return PTR_ERR(foo->s);
1216                 }
1217
1218                 ret = pinctrl_select_state(foo->p, foo->s);
1219                 if (ret < 0) {
1220                         /* FIXME: clean up "foo" here */
1221                         return ret;
1222                 }
1223         }
1224
1225 This get/lookup/select/put sequence can just as well be handled by bus drivers
1226 if you don't want each and every driver to handle it and you know the
1227 arrangement on your bus.
1228
1229 The semantics of the pinctrl APIs are:
1230
1231 - ``pinctrl_get()`` is called in process context to obtain a handle to all pinctrl
1232   information for a given client device. It will allocate a struct from the
1233   kernel memory to hold the pinmux state. All mapping table parsing or similar
1234   slow operations take place within this API.
1235
1236 - ``devm_pinctrl_get()`` is a variant of pinctrl_get() that causes ``pinctrl_put()``
1237   to be called automatically on the retrieved pointer when the associated
1238   device is removed. It is recommended to use this function over plain
1239   ``pinctrl_get()``.
1240
1241 - ``pinctrl_lookup_state()`` is called in process context to obtain a handle to a
1242   specific state for a client device. This operation may be slow, too.
1243
1244 - ``pinctrl_select_state()`` programs pin controller hardware according to the
1245   definition of the state as given by the mapping table. In theory, this is a
1246   fast-path operation, since it only involved blasting some register settings
1247   into hardware. However, note that some pin controllers may have their
1248   registers on a slow/IRQ-based bus, so client devices should not assume they
1249   can call ``pinctrl_select_state()`` from non-blocking contexts.
1250
1251 - ``pinctrl_put()`` frees all information associated with a pinctrl handle.
1252
1253 - ``devm_pinctrl_put()`` is a variant of ``pinctrl_put()`` that may be used to
1254   explicitly destroy a pinctrl object returned by ``devm_pinctrl_get()``.
1255   However, use of this function will be rare, due to the automatic cleanup
1256   that will occur even without calling it.
1257
1258   ``pinctrl_get()`` must be paired with a plain ``pinctrl_put()``.
1259   ``pinctrl_get()`` may not be paired with ``devm_pinctrl_put()``.
1260   ``devm_pinctrl_get()`` can optionally be paired with ``devm_pinctrl_put()``.
1261   ``devm_pinctrl_get()`` may not be paired with plain ``pinctrl_put()``.
1262
1263 Usually the pin control core handled the get/put pair and call out to the
1264 device drivers bookkeeping operations, like checking available functions and
1265 the associated pins, whereas ``pinctrl_select_state()`` pass on to the pin controller
1266 driver which takes care of activating and/or deactivating the mux setting by
1267 quickly poking some registers.
1268
1269 The pins are allocated for your device when you issue the ``devm_pinctrl_get()``
1270 call, after this you should be able to see this in the debugfs listing of all
1271 pins.
1272
1273 NOTE: the pinctrl system will return ``-EPROBE_DEFER`` if it cannot find the
1274 requested pinctrl handles, for example if the pinctrl driver has not yet
1275 registered. Thus make sure that the error path in your driver gracefully
1276 cleans up and is ready to retry the probing later in the startup process.
1277
1278
1279 Drivers needing both pin control and GPIOs
1280 ==========================================
1281
1282 Again, it is discouraged to let drivers lookup and select pin control states
1283 themselves, but again sometimes this is unavoidable.
1284
1285 So say that your driver is fetching its resources like this:
1286
1287 .. code-block:: c
1288
1289         #include <linux/pinctrl/consumer.h>
1290         #include <linux/gpio/consumer.h>
1291
1292         struct pinctrl *pinctrl;
1293         struct gpio_desc *gpio;
1294
1295         pinctrl = devm_pinctrl_get_select_default(&dev);
1296         gpio = devm_gpiod_get(&dev, "foo");
1297
1298 Here we first request a certain pin state and then request GPIO "foo" to be
1299 used. If you're using the subsystems orthogonally like this, you should
1300 nominally always get your pinctrl handle and select the desired pinctrl
1301 state BEFORE requesting the GPIO. This is a semantic convention to avoid
1302 situations that can be electrically unpleasant, you will certainly want to
1303 mux in and bias pins in a certain way before the GPIO subsystems starts to
1304 deal with them.
1305
1306 The above can be hidden: using the device core, the pinctrl core may be
1307 setting up the config and muxing for the pins right before the device is
1308 probing, nevertheless orthogonal to the GPIO subsystem.
1309
1310 But there are also situations where it makes sense for the GPIO subsystem
1311 to communicate directly with the pinctrl subsystem, using the latter as a
1312 back-end. This is when the GPIO driver may call out to the functions
1313 described in the section `Pin control interaction with the GPIO subsystem`_
1314 above. This only involves per-pin multiplexing, and will be completely
1315 hidden behind the gpiod_*() function namespace. In this case, the driver
1316 need not interact with the pin control subsystem at all.
1317
1318 If a pin control driver and a GPIO driver is dealing with the same pins
1319 and the use cases involve multiplexing, you MUST implement the pin controller
1320 as a back-end for the GPIO driver like this, unless your hardware design
1321 is such that the GPIO controller can override the pin controller's
1322 multiplexing state through hardware without the need to interact with the
1323 pin control system.
1324
1325
1326 System pin control hogging
1327 ==========================
1328
1329 Pin control map entries can be hogged by the core when the pin controller
1330 is registered. This means that the core will attempt to call ``pinctrl_get()``,
1331 ``pinctrl_lookup_state()`` and ``pinctrl_select_state()`` on it immediately after
1332 the pin control device has been registered.
1333
1334 This occurs for mapping table entries where the client device name is equal
1335 to the pin controller device name, and the state name is ``PINCTRL_STATE_DEFAULT``:
1336
1337 .. code-block:: c
1338
1339         {
1340                 .dev_name = "pinctrl-foo",
1341                 .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1342                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1343                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1344                 .function = "power_func",
1345         },
1346
1347 Since it may be common to request the core to hog a few always-applicable
1348 mux settings on the primary pin controller, there is a convenience macro for
1349 this:
1350
1351 .. code-block:: c
1352
1353         PIN_MAP_MUX_GROUP_HOG_DEFAULT("pinctrl-foo", NULL /* group */,
1354                                       "power_func")
1355
1356 This gives the exact same result as the above construction.
1357
1358
1359 Runtime pinmuxing
1360 =================
1361
1362 It is possible to mux a certain function in and out at runtime, say to move
1363 an SPI port from one set of pins to another set of pins. Say for example for
1364 spi0 in the example above, we expose two different groups of pins for the same
1365 function, but with different named in the mapping as described under
1366 "Advanced mapping" above. So that for an SPI device, we have two states named
1367 "pos-A" and "pos-B".
1368
1369 This snippet first initializes a state object for both groups (in foo_probe()),
1370 then muxes the function in the pins defined by group A, and finally muxes it in
1371 on the pins defined by group B:
1372
1373 .. code-block:: c
1374
1375         #include <linux/pinctrl/consumer.h>
1376
1377         struct pinctrl *p;
1378         struct pinctrl_state *s1, *s2;
1379
1380         foo_probe()
1381         {
1382                 /* Setup */
1383                 p = devm_pinctrl_get(&device);
1384                 if (IS_ERR(p))
1385                         ...
1386
1387                 s1 = pinctrl_lookup_state(p, "pos-A");
1388                 if (IS_ERR(s1))
1389                         ...
1390
1391                 s2 = pinctrl_lookup_state(p, "pos-B");
1392                 if (IS_ERR(s2))
1393                         ...
1394         }
1395
1396         foo_switch()
1397         {
1398                 /* Enable on position A */
1399                 ret = pinctrl_select_state(p, s1);
1400                 if (ret < 0)
1401                         ...
1402
1403                 ...
1404
1405                 /* Enable on position B */
1406                 ret = pinctrl_select_state(p, s2);
1407                 if (ret < 0)
1408                         ...
1409
1410                 ...
1411         }
1412
1413 The above has to be done from process context. The reservation of the pins
1414 will be done when the state is activated, so in effect one specific pin
1415 can be used by different functions at different times on a running system.
1416
1417
1418 Debugfs files
1419 =============
1420
1421 These files are created in ``/sys/kernel/debug/pinctrl``:
1422
1423 - ``pinctrl-devices``: prints each pin controller device along with columns to
1424   indicate support for pinmux and pinconf
1425
1426 - ``pinctrl-handles``: prints each configured pin controller handle and the
1427   corresponding pinmux maps
1428
1429 - ``pinctrl-maps``: prints all pinctrl maps
1430
1431 A sub-directory is created inside of ``/sys/kernel/debug/pinctrl`` for each pin
1432 controller device containing these files:
1433
1434 - ``pins``: prints a line for each pin registered on the pin controller. The
1435   pinctrl driver may add additional information such as register contents.
1436
1437 - ``gpio-ranges``: prints ranges that map gpio lines to pins on the controller
1438
1439 - ``pingroups``: prints all pin groups registered on the pin controller
1440
1441 - ``pinconf-pins``: prints pin config settings for each pin
1442
1443 - ``pinconf-groups``: prints pin config settings per pin group
1444
1445 - ``pinmux-functions``: prints each pin function along with the pin groups that
1446   map to the pin function
1447
1448 - ``pinmux-pins``: iterates through all pins and prints mux owner, gpio owner
1449   and if the pin is a hog
1450
1451 - ``pinmux-select``: write to this file to activate a pin function for a group:
1452
1453   .. code-block:: sh
1454
1455         echo "<group-name function-name>" > pinmux-select