Merge branch 'linus' into perf/urgent, to synchronize UAPI headers
[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / driver-api / pinctl.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/down, open drain,
15   load capacitance etc.
16
17 Top-level interface
18 ===================
19
20 Definition of PIN CONTROLLER:
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 Definition of PIN:
27
28 - PINS are equal to pads, fingers, balls or whatever packaging input or
29   output line you want to control and these are denoted by unsigned integers
30   in the range 0..maxpin. This numberspace is local to each PIN CONTROLLER, so
31   there may be several such number spaces in a system. This pin space may
32   be sparse - i.e. there may be gaps in the space with numbers where no
33   pin exists.
34
35 When a PIN CONTROLLER is instantiated, it will register a descriptor to the
36 pin control framework, and this descriptor contains an array of pin descriptors
37 describing the pins handled by this specific pin controller.
38
39 Here is an example of a PGA (Pin Grid Array) chip seen from underneath::
40
41         A   B   C   D   E   F   G   H
42
43    8    o   o   o   o   o   o   o   o
44
45    7    o   o   o   o   o   o   o   o
46
47    6    o   o   o   o   o   o   o   o
48
49    5    o   o   o   o   o   o   o   o
50
51    4    o   o   o   o   o   o   o   o
52
53    3    o   o   o   o   o   o   o   o
54
55    2    o   o   o   o   o   o   o   o
56
57    1    o   o   o   o   o   o   o   o
58
59 To register a pin controller and name all the pins on this package we can do
60 this in our driver::
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_probe(void)
82         {
83                 int error;
84
85                 struct pinctrl_dev *pctl;
86
87                 error = pinctrl_register_and_init(&foo_desc, <PARENT>,
88                                                   NULL, &pctl);
89                 if (error)
90                         return error;
91
92                 return pinctrl_enable(pctl);
93         }
94
95 To enable the pinctrl subsystem and the subgroups for PINMUX and PINCONF and
96 selected drivers, you need to select them from your machine's Kconfig entry,
97 since these are so tightly integrated with the machines they are used on.
98 See for example arch/arm/mach-u300/Kconfig for an example.
99
100 Pins usually have fancier names than this. You can find these in the datasheet
101 for your chip. Notice that the core pinctrl.h file provides a fancy macro
102 called PINCTRL_PIN() to create the struct entries. As you can see I enumerated
103 the pins from 0 in the upper left corner to 63 in the lower right corner.
104 This enumeration was arbitrarily chosen, in practice you need to think
105 through your numbering system so that it matches the layout of registers
106 and such things in your driver, or the code may become complicated. You must
107 also consider matching of offsets to the GPIO ranges that may be handled by
108 the pin controller.
109
110 For a padring with 467 pads, as opposed to actual pins, I used an enumeration
111 like this, walking around the edge of the chip, which seems to be industry
112 standard too (all these pads had names, too)::
113
114
115      0 ..... 104
116    466        105
117      .        .
118      .        .
119    358        224
120     357 .... 225
121
122
123 Pin groups
124 ==========
125
126 Many controllers need to deal with groups of pins, so the pin controller
127 subsystem has a mechanism for enumerating groups of pins and retrieving the
128 actual enumerated pins that are part of a certain group.
129
130 For example, say that we have a group of pins dealing with an SPI interface
131 on { 0, 8, 16, 24 }, and a group of pins dealing with an I2C interface on pins
132 on { 24, 25 }.
133
134 These two groups are presented to the pin control subsystem by implementing
135 some generic pinctrl_ops like this::
136
137         #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
138
139         struct foo_group {
140                 const char *name;
141                 const unsigned int *pins;
142                 const unsigned num_pins;
143         };
144
145         static const unsigned int spi0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };
146         static const unsigned int i2c0_pins[] = { 24, 25 };
147
148         static const struct foo_group foo_groups[] = {
149                 {
150                         .name = "spi0_grp",
151                         .pins = spi0_pins,
152                         .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_pins),
153                 },
154                 {
155                         .name = "i2c0_grp",
156                         .pins = i2c0_pins,
157                         .num_pins = ARRAY_SIZE(i2c0_pins),
158                 },
159         };
160
161
162         static int foo_get_groups_count(struct pinctrl_dev *pctldev)
163         {
164                 return ARRAY_SIZE(foo_groups);
165         }
166
167         static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,
168                                         unsigned selector)
169         {
170                 return foo_groups[selector].name;
171         }
172
173         static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
174                                 const unsigned **pins,
175                                 unsigned *num_pins)
176         {
177                 *pins = (unsigned *) foo_groups[selector].pins;
178                 *num_pins = foo_groups[selector].num_pins;
179                 return 0;
180         }
181
182         static struct pinctrl_ops foo_pctrl_ops = {
183                 .get_groups_count = foo_get_groups_count,
184                 .get_group_name = foo_get_group_name,
185                 .get_group_pins = foo_get_group_pins,
186         };
187
188
189         static struct pinctrl_desc foo_desc = {
190         ...
191         .pctlops = &foo_pctrl_ops,
192         };
193
194 The pin control subsystem will call the .get_groups_count() function to
195 determine the total number of legal selectors, then it will call the other functions
196 to retrieve the name and pins of the group. Maintaining the data structure of
197 the groups is up to the driver, this is just a simple example - in practice you
198 may need more entries in your group structure, for example specific register
199 ranges associated with each group and so on.
200
201
202 Pin configuration
203 =================
204
205 Pins can sometimes be software-configured in various ways, mostly related
206 to their electronic properties when used as inputs or outputs. For example you
207 may be able to make an output pin high impedance, or "tristate" meaning it is
208 effectively disconnected. You may be able to connect an input pin to VDD or GND
209 using a certain resistor value - pull up and pull down - so that the pin has a
210 stable value when nothing is driving the rail it is connected to, or when it's
211 unconnected.
212
213 Pin configuration can be programmed by adding configuration entries into the
214 mapping table; see section "Board/machine configuration" below.
215
216 The format and meaning of the configuration parameter, PLATFORM_X_PULL_UP
217 above, is entirely defined by the pin controller driver.
218
219 The pin configuration driver implements callbacks for changing pin
220 configuration in the pin controller ops like this::
221
222         #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
223         #include <linux/pinctrl/pinconf.h>
224         #include "platform_x_pindefs.h"
225
226         static int foo_pin_config_get(struct pinctrl_dev *pctldev,
227                         unsigned offset,
228                         unsigned long *config)
229         {
230                 struct my_conftype conf;
231
232                 ... Find setting for pin @ offset ...
233
234                 *config = (unsigned long) conf;
235         }
236
237         static int foo_pin_config_set(struct pinctrl_dev *pctldev,
238                         unsigned offset,
239                         unsigned long config)
240         {
241                 struct my_conftype *conf = (struct my_conftype *) config;
242
243                 switch (conf) {
244                         case PLATFORM_X_PULL_UP:
245                         ...
246                         }
247                 }
248         }
249
250         static int foo_pin_config_group_get (struct pinctrl_dev *pctldev,
251                         unsigned selector,
252                         unsigned long *config)
253         {
254                 ...
255         }
256
257         static int foo_pin_config_group_set (struct pinctrl_dev *pctldev,
258                         unsigned selector,
259                         unsigned long config)
260         {
261                 ...
262         }
263
264         static struct pinconf_ops foo_pconf_ops = {
265                 .pin_config_get = foo_pin_config_get,
266                 .pin_config_set = foo_pin_config_set,
267                 .pin_config_group_get = foo_pin_config_group_get,
268                 .pin_config_group_set = foo_pin_config_group_set,
269         };
270
271         /* Pin config operations are handled by some pin controller */
272         static struct pinctrl_desc foo_desc = {
273                 ...
274                 .confops = &foo_pconf_ops,
275         };
276
277 Since some controllers have special logic for handling entire groups of pins
278 they can exploit the special whole-group pin control function. The
279 pin_config_group_set() callback is allowed to return the error code -EAGAIN,
280 for groups it does not want to handle, or if it just wants to do some
281 group-level handling and then fall through to iterate over all pins, in which
282 case each individual pin will be treated by separate pin_config_set() calls as
283 well.
284
285
286 Interaction with the GPIO subsystem
287 ===================================
288
289 The GPIO drivers may want to perform operations of various types on the same
290 physical pins that are also registered as pin controller pins.
291
292 First and foremost, the two subsystems can be used as completely orthogonal,
293 see the section named "pin control requests from drivers" and
294 "drivers needing both pin control and GPIOs" below for details. But in some
295 situations a cross-subsystem mapping between pins and GPIOs is needed.
296
297 Since the pin controller subsystem has its pinspace local to the pin controller
298 we need a mapping so that the pin control subsystem can figure out which pin
299 controller handles control of a certain GPIO pin. Since a single pin controller
300 may be muxing several GPIO ranges (typically SoCs that have one set of pins,
301 but internally several GPIO silicon blocks, each modelled as a struct
302 gpio_chip) any number of GPIO ranges can be added to a pin controller instance
303 like this::
304
305         struct gpio_chip chip_a;
306         struct gpio_chip chip_b;
307
308         static struct pinctrl_gpio_range gpio_range_a = {
309                 .name = "chip a",
310                 .id = 0,
311                 .base = 32,
312                 .pin_base = 32,
313                 .npins = 16,
314                 .gc = &chip_a;
315         };
316
317         static struct pinctrl_gpio_range gpio_range_b = {
318                 .name = "chip b",
319                 .id = 0,
320                 .base = 48,
321                 .pin_base = 64,
322                 .npins = 8,
323                 .gc = &chip_b;
324         };
325
326         {
327                 struct pinctrl_dev *pctl;
328                 ...
329                 pinctrl_add_gpio_range(pctl, &gpio_range_a);
330                 pinctrl_add_gpio_range(pctl, &gpio_range_b);
331         }
332
333 So this complex system has one pin controller handling two different
334 GPIO chips. "chip a" has 16 pins and "chip b" has 8 pins. The "chip a" and
335 "chip b" have different .pin_base, which means a start pin number of the
336 GPIO range.
337
338 The GPIO range of "chip a" starts from the GPIO base of 32 and actual
339 pin range also starts from 32. However "chip b" has different starting
340 offset for the GPIO range and pin range. The GPIO range of "chip b" starts
341 from GPIO number 48, while the pin range of "chip b" starts from 64.
342
343 We can convert a gpio number to actual pin number using this "pin_base".
344 They are mapped in the global GPIO pin space at:
345
346 chip a:
347  - GPIO range : [32 .. 47]
348  - pin range  : [32 .. 47]
349 chip b:
350  - GPIO range : [48 .. 55]
351  - pin range  : [64 .. 71]
352
353 The above examples assume the mapping between the GPIOs and pins is
354 linear. If the mapping is sparse or haphazard, an array of arbitrary pin
355 numbers can be encoded in the range like this::
356
357         static const unsigned range_pins[] = { 14, 1, 22, 17, 10, 8, 6, 2 };
358
359         static struct pinctrl_gpio_range gpio_range = {
360                 .name = "chip",
361                 .id = 0,
362                 .base = 32,
363                 .pins = &range_pins,
364                 .npins = ARRAY_SIZE(range_pins),
365                 .gc = &chip;
366         };
367
368 In this case the pin_base property will be ignored. If the name of a pin
369 group is known, the pins and npins elements of the above structure can be
370 initialised using the function pinctrl_get_group_pins(), e.g. for pin
371 group "foo"::
372
373         pinctrl_get_group_pins(pctl, "foo", &gpio_range.pins,
374                                &gpio_range.npins);
375
376 When GPIO-specific functions in the pin control subsystem are called, these
377 ranges will be used to look up the appropriate pin controller by inspecting
378 and matching the pin to the pin ranges across all controllers. When a
379 pin controller handling the matching range is found, GPIO-specific functions
380 will be called on that specific pin controller.
381
382 For all functionalities dealing with pin biasing, pin muxing etc, the pin
383 controller subsystem will look up the corresponding pin number from the passed
384 in gpio number, and use the range's internals to retrieve a pin number. After
385 that, the subsystem passes it on to the pin control driver, so the driver
386 will get a pin number into its handled number range. Further it is also passed
387 the range ID value, so that the pin controller knows which range it should
388 deal with.
389
390 Calling pinctrl_add_gpio_range from pinctrl driver is DEPRECATED. Please see
391 section 2.1 of Documentation/devicetree/bindings/gpio/gpio.txt on how to bind
392 pinctrl and gpio drivers.
393
394
395 PINMUX interfaces
396 =================
397
398 These calls use the pinmux_* naming prefix.  No other calls should use that
399 prefix.
400
401
402 What is pinmuxing?
403 ==================
404
405 PINMUX, also known as padmux, ballmux, alternate functions or mission modes
406 is a way for chip vendors producing some kind of electrical packages to use
407 a certain physical pin (ball, pad, finger, etc) for multiple mutually exclusive
408 functions, depending on the application. By "application" in this context
409 we usually mean a way of soldering or wiring the package into an electronic
410 system, even though the framework makes it possible to also change the function
411 at runtime.
412
413 Here is an example of a PGA (Pin Grid Array) chip seen from underneath::
414
415         A   B   C   D   E   F   G   H
416       +---+
417    8  | o | o   o   o   o   o   o   o
418       |   |
419    7  | o | o   o   o   o   o   o   o
420       |   |
421    6  | o | o   o   o   o   o   o   o
422       +---+---+
423    5  | o | o | o   o   o   o   o   o
424       +---+---+               +---+
425    4    o   o   o   o   o   o | o | o
426                               |   |
427    3    o   o   o   o   o   o | o | o
428                               |   |
429    2    o   o   o   o   o   o | o | o
430       +-------+-------+-------+---+---+
431    1  | o   o | o   o | o   o | o | o |
432       +-------+-------+-------+---+---+
433
434 This is not tetris. The game to think of is chess. Not all PGA/BGA packages
435 are chessboard-like, big ones have "holes" in some arrangement according to
436 different design patterns, but we're using this as a simple example. Of the
437 pins you see some will be taken by things like a few VCC and GND to feed power
438 to the chip, and quite a few will be taken by large ports like an external
439 memory interface. The remaining pins will often be subject to pin multiplexing.
440
441 The example 8x8 PGA package above will have pin numbers 0 through 63 assigned
442 to its physical pins. It will name the pins { A1, A2, A3 ... H6, H7, H8 } using
443 pinctrl_register_pins() and a suitable data set as shown earlier.
444
445 In this 8x8 BGA package the pins { A8, A7, A6, A5 } can be used as an SPI port
446 (these are four pins: CLK, RXD, TXD, FRM). In that case, pin B5 can be used as
447 some general-purpose GPIO pin. However, in another setting, pins { A5, B5 } can
448 be used as an I2C port (these are just two pins: SCL, SDA). Needless to say,
449 we cannot use the SPI port and I2C port at the same time. However in the inside
450 of the package the silicon performing the SPI logic can alternatively be routed
451 out on pins { G4, G3, G2, G1 }.
452
453 On the bottom row at { A1, B1, C1, D1, E1, F1, G1, H1 } we have something
454 special - it's an external MMC bus that can be 2, 4 or 8 bits wide, and it will
455 consume 2, 4 or 8 pins respectively, so either { A1, B1 } are taken or
456 { A1, B1, C1, D1 } or all of them. If we use all 8 bits, we cannot use the SPI
457 port on pins { G4, G3, G2, G1 } of course.
458
459 This way the silicon blocks present inside the chip can be multiplexed "muxed"
460 out on different pin ranges. Often contemporary SoC (systems on chip) will
461 contain several I2C, SPI, SDIO/MMC, etc silicon blocks that can be routed to
462 different pins by pinmux settings.
463
464 Since general-purpose I/O pins (GPIO) are typically always in shortage, it is
465 common to be able to use almost any pin as a GPIO pin if it is not currently
466 in use by some other I/O port.
467
468
469 Pinmux conventions
470 ==================
471
472 The purpose of the pinmux functionality in the pin controller subsystem is to
473 abstract and provide pinmux settings to the devices you choose to instantiate
474 in your machine configuration. It is inspired by the clk, GPIO and regulator
475 subsystems, so devices will request their mux setting, but it's also possible
476 to request a single pin for e.g. GPIO.
477
478 Definitions:
479
480 - FUNCTIONS can be switched in and out by a driver residing with the pin
481   control subsystem in the drivers/pinctrl/* directory of the kernel. The
482   pin control driver knows the possible functions. In the example above you can
483   identify three pinmux functions, one for spi, one for i2c and one for mmc.
484
485 - FUNCTIONS are assumed to be enumerable from zero in a one-dimensional array.
486   In this case the array could be something like: { spi0, i2c0, mmc0 }
487   for the three available functions.
488
489 - FUNCTIONS have PIN GROUPS as defined on the generic level - so a certain
490   function is *always* associated with a certain set of pin groups, could
491   be just a single one, but could also be many. In the example above the
492   function i2c is associated with the pins { A5, B5 }, enumerated as
493   { 24, 25 } in the controller pin space.
494
495   The Function spi is associated with pin groups { A8, A7, A6, A5 }
496   and { G4, G3, G2, G1 }, which are enumerated as { 0, 8, 16, 24 } and
497   { 38, 46, 54, 62 } respectively.
498
499   Group names must be unique per pin controller, no two groups on the same
500   controller may have the same name.
501
502 - The combination of a FUNCTION and a PIN GROUP determine a certain function
503   for a certain set of pins. The knowledge of the functions and pin groups
504   and their machine-specific particulars are kept inside the pinmux driver,
505   from the outside only the enumerators are known, and the driver core can
506   request:
507
508   - The name of a function with a certain selector (>= 0)
509   - A list of groups associated with a certain function
510   - That a certain group in that list to be activated for a certain function
511
512   As already described above, pin groups are in turn self-descriptive, so
513   the core will retrieve the actual pin range in a certain group from the
514   driver.
515
516 - FUNCTIONS and GROUPS on a certain PIN CONTROLLER are MAPPED to a certain
517   device by the board file, device tree or similar machine setup configuration
518   mechanism, similar to how regulators are connected to devices, usually by
519   name. Defining a pin controller, function and group thus uniquely identify
520   the set of pins to be used by a certain device. (If only one possible group
521   of pins is available for the function, no group name need to be supplied -
522   the core will simply select the first and only group available.)
523
524   In the example case we can define that this particular machine shall
525   use device spi0 with pinmux function fspi0 group gspi0 and i2c0 on function
526   fi2c0 group gi2c0, on the primary pin controller, we get mappings
527   like these::
528
529         {
530                 {"map-spi0", spi0, pinctrl0, fspi0, gspi0},
531                 {"map-i2c0", i2c0, pinctrl0, fi2c0, gi2c0}
532         }
533
534   Every map must be assigned a state name, pin controller, device and
535   function. The group is not compulsory - if it is omitted the first group
536   presented by the driver as applicable for the function will be selected,
537   which is useful for simple cases.
538
539   It is possible to map several groups to the same combination of device,
540   pin controller and function. This is for cases where a certain function on
541   a certain pin controller may use different sets of pins in different
542   configurations.
543
544 - PINS for a certain FUNCTION using a certain PIN GROUP on a certain
545   PIN CONTROLLER are provided on a first-come first-serve basis, so if some
546   other device mux setting or GPIO pin request has already taken your physical
547   pin, you will be denied the use of it. To get (activate) a new setting, the
548   old one has to be put (deactivated) first.
549
550 Sometimes the documentation and hardware registers will be oriented around
551 pads (or "fingers") rather than pins - these are the soldering surfaces on the
552 silicon inside the package, and may or may not match the actual number of
553 pins/balls underneath the capsule. Pick some enumeration that makes sense to
554 you. Define enumerators only for the pins you can control if that makes sense.
555
556 Assumptions:
557
558 We assume that the number of possible function maps to pin groups is limited by
559 the hardware. I.e. we assume that there is no system where any function can be
560 mapped to any pin, like in a phone exchange. So the available pin groups for
561 a certain function will be limited to a few choices (say up to eight or so),
562 not hundreds or any amount of choices. This is the characteristic we have found
563 by inspecting available pinmux hardware, and a necessary assumption since we
564 expect pinmux drivers to present *all* possible function vs pin group mappings
565 to the subsystem.
566
567
568 Pinmux drivers
569 ==============
570
571 The pinmux core takes care of preventing conflicts on pins and calling
572 the pin controller driver to execute different settings.
573
574 It is the responsibility of the pinmux driver to impose further restrictions
575 (say for example infer electronic limitations due to load, etc.) to determine
576 whether or not the requested function can actually be allowed, and in case it
577 is possible to perform the requested mux setting, poke the hardware so that
578 this happens.
579
580 Pinmux drivers are required to supply a few callback functions, some are
581 optional. Usually the set_mux() function is implemented, writing values into
582 some certain registers to activate a certain mux setting for a certain pin.
583
584 A simple driver for the above example will work by setting bits 0, 1, 2, 3 or 4
585 into some register named MUX to select a certain function with a certain
586 group of pins would work something like this::
587
588         #include <linux/pinctrl/pinctrl.h>
589         #include <linux/pinctrl/pinmux.h>
590
591         struct foo_group {
592                 const char *name;
593                 const unsigned int *pins;
594                 const unsigned num_pins;
595         };
596
597         static const unsigned spi0_0_pins[] = { 0, 8, 16, 24 };
598         static const unsigned spi0_1_pins[] = { 38, 46, 54, 62 };
599         static const unsigned i2c0_pins[] = { 24, 25 };
600         static const unsigned mmc0_1_pins[] = { 56, 57 };
601         static const unsigned mmc0_2_pins[] = { 58, 59 };
602         static const unsigned mmc0_3_pins[] = { 60, 61, 62, 63 };
603
604         static const struct foo_group foo_groups[] = {
605                 {
606                         .name = "spi0_0_grp",
607                         .pins = spi0_0_pins,
608                         .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_0_pins),
609                 },
610                 {
611                         .name = "spi0_1_grp",
612                         .pins = spi0_1_pins,
613                         .num_pins = ARRAY_SIZE(spi0_1_pins),
614                 },
615                 {
616                         .name = "i2c0_grp",
617                         .pins = i2c0_pins,
618                         .num_pins = ARRAY_SIZE(i2c0_pins),
619                 },
620                 {
621                         .name = "mmc0_1_grp",
622                         .pins = mmc0_1_pins,
623                         .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_1_pins),
624                 },
625                 {
626                         .name = "mmc0_2_grp",
627                         .pins = mmc0_2_pins,
628                         .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_2_pins),
629                 },
630                 {
631                         .name = "mmc0_3_grp",
632                         .pins = mmc0_3_pins,
633                         .num_pins = ARRAY_SIZE(mmc0_3_pins),
634                 },
635         };
636
637
638         static int foo_get_groups_count(struct pinctrl_dev *pctldev)
639         {
640                 return ARRAY_SIZE(foo_groups);
641         }
642
643         static const char *foo_get_group_name(struct pinctrl_dev *pctldev,
644                                         unsigned selector)
645         {
646                 return foo_groups[selector].name;
647         }
648
649         static int foo_get_group_pins(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
650                                 unsigned ** const pins,
651                                 unsigned * const num_pins)
652         {
653                 *pins = (unsigned *) foo_groups[selector].pins;
654                 *num_pins = foo_groups[selector].num_pins;
655                 return 0;
656         }
657
658         static struct pinctrl_ops foo_pctrl_ops = {
659                 .get_groups_count = foo_get_groups_count,
660                 .get_group_name = foo_get_group_name,
661                 .get_group_pins = foo_get_group_pins,
662         };
663
664         struct foo_pmx_func {
665                 const char *name;
666                 const char * const *groups;
667                 const unsigned num_groups;
668         };
669
670         static const char * const spi0_groups[] = { "spi0_0_grp", "spi0_1_grp" };
671         static const char * const i2c0_groups[] = { "i2c0_grp" };
672         static const char * const mmc0_groups[] = { "mmc0_1_grp", "mmc0_2_grp",
673                                                 "mmc0_3_grp" };
674
675         static const struct foo_pmx_func foo_functions[] = {
676                 {
677                         .name = "spi0",
678                         .groups = spi0_groups,
679                         .num_groups = ARRAY_SIZE(spi0_groups),
680                 },
681                 {
682                         .name = "i2c0",
683                         .groups = i2c0_groups,
684                         .num_groups = ARRAY_SIZE(i2c0_groups),
685                 },
686                 {
687                         .name = "mmc0",
688                         .groups = mmc0_groups,
689                         .num_groups = ARRAY_SIZE(mmc0_groups),
690                 },
691         };
692
693         static int foo_get_functions_count(struct pinctrl_dev *pctldev)
694         {
695                 return ARRAY_SIZE(foo_functions);
696         }
697
698         static const char *foo_get_fname(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector)
699         {
700                 return foo_functions[selector].name;
701         }
702
703         static int foo_get_groups(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
704                                 const char * const **groups,
705                                 unsigned * const num_groups)
706         {
707                 *groups = foo_functions[selector].groups;
708                 *num_groups = foo_functions[selector].num_groups;
709                 return 0;
710         }
711
712         static int foo_set_mux(struct pinctrl_dev *pctldev, unsigned selector,
713                         unsigned group)
714         {
715                 u8 regbit = (1 << selector + group);
716
717                 writeb((readb(MUX)|regbit), MUX)
718                 return 0;
719         }
720
721         static struct pinmux_ops foo_pmxops = {
722                 .get_functions_count = foo_get_functions_count,
723                 .get_function_name = foo_get_fname,
724                 .get_function_groups = foo_get_groups,
725                 .set_mux = foo_set_mux,
726                 .strict = true,
727         };
728
729         /* Pinmux operations are handled by some pin controller */
730         static struct pinctrl_desc foo_desc = {
731                 ...
732                 .pctlops = &foo_pctrl_ops,
733                 .pmxops = &foo_pmxops,
734         };
735
736 In the example activating muxing 0 and 1 at the same time setting bits
737 0 and 1, uses one pin in common so they would collide.
738
739 The beauty of the pinmux subsystem is that since it keeps track of all
740 pins and who is using them, it will already have denied an impossible
741 request like that, so the driver does not need to worry about such
742 things - when it gets a selector passed in, the pinmux subsystem makes
743 sure no other device or GPIO assignment is already using the selected
744 pins. Thus bits 0 and 1 in the control register will never be set at the
745 same time.
746
747 All the above functions are mandatory to implement for a pinmux driver.
748
749
750 Pin control interaction with the GPIO subsystem
751 ===============================================
752
753 Note that the following implies that the use case is to use a certain pin
754 from the Linux kernel using the API in <linux/gpio.h> with gpio_request()
755 and similar functions. There are cases where you may be using something
756 that your datasheet calls "GPIO mode", but actually is just an electrical
757 configuration for a certain device. See the section below named
758 "GPIO mode pitfalls" for more details on this scenario.
759
760 The public pinmux API contains two functions named pinctrl_gpio_request()
761 and pinctrl_gpio_free(). These two functions shall *ONLY* be called from
762 gpiolib-based drivers as part of their gpio_request() and
763 gpio_free() semantics. Likewise the pinctrl_gpio_direction_[input|output]
764 shall only be called from within respective gpio_direction_[input|output]
765 gpiolib implementation.
766
767 NOTE that platforms and individual drivers shall *NOT* request GPIO pins to be
768 controlled e.g. muxed in. Instead, implement a proper gpiolib driver and have
769 that driver request proper muxing and other control for its pins.
770
771 The function list could become long, especially if you can convert every
772 individual pin into a GPIO pin independent of any other pins, and then try
773 the approach to define every pin as a function.
774
775 In this case, the function array would become 64 entries for each GPIO
776 setting and then the device functions.
777
778 For this reason there are two functions a pin control driver can implement
779 to enable only GPIO on an individual pin: .gpio_request_enable() and
780 .gpio_disable_free().
781
782 This function will pass in the affected GPIO range identified by the pin
783 controller core, so you know which GPIO pins are being affected by the request
784 operation.
785
786 If your driver needs to have an indication from the framework of whether the
787 GPIO pin shall be used for input or output you can implement the
788 .gpio_set_direction() function. As described this shall be called from the
789 gpiolib driver and the affected GPIO range, pin offset and desired direction
790 will be passed along to this function.
791
792 Alternatively to using these special functions, it is fully allowed to use
793 named functions for each GPIO pin, the pinctrl_gpio_request() will attempt to
794 obtain the function "gpioN" where "N" is the global GPIO pin number if no
795 special GPIO-handler is registered.
796
797
798 GPIO mode pitfalls
799 ==================
800
801 Due to the naming conventions used by hardware engineers, where "GPIO"
802 is taken to mean different things than what the kernel does, the developer
803 may be confused by a datasheet talking about a pin being possible to set
804 into "GPIO mode". It appears that what hardware engineers mean with
805 "GPIO mode" is not necessarily the use case that is implied in the kernel
806 interface <linux/gpio.h>: a pin that you grab from kernel code and then
807 either listen for input or drive high/low to assert/deassert some
808 external line.
809
810 Rather hardware engineers think that "GPIO mode" means that you can
811 software-control a few electrical properties of the pin that you would
812 not be able to control if the pin was in some other mode, such as muxed in
813 for a device.
814
815 The GPIO portions of a pin and its relation to a certain pin controller
816 configuration and muxing logic can be constructed in several ways. Here
817 are two examples::
818
819      (A)
820                        pin config
821                        logic regs
822                        |               +- SPI
823      Physical pins --- pad --- pinmux -+- I2C
824                                |       +- mmc
825                                |       +- GPIO
826                                pin
827                                multiplex
828                                logic regs
829
830 Here some electrical properties of the pin can be configured no matter
831 whether the pin is used for GPIO or not. If you multiplex a GPIO onto a
832 pin, you can also drive it high/low from "GPIO" registers.
833 Alternatively, the pin can be controlled by a certain peripheral, while
834 still applying desired pin config properties. GPIO functionality is thus
835 orthogonal to any other device using the pin.
836
837 In this arrangement the registers for the GPIO portions of the pin controller,
838 or the registers for the GPIO hardware module are likely to reside in a
839 separate memory range only intended for GPIO driving, and the register
840 range dealing with pin config and pin multiplexing get placed into a
841 different memory range and a separate section of the data sheet.
842
843 A flag "strict" in struct pinmux_ops is available to check and deny
844 simultaneous access to the same pin from GPIO and pin multiplexing
845 consumers on hardware of this type. The pinctrl driver should set this flag
846 accordingly.
847
848 ::
849
850      (B)
851
852                        pin config
853                        logic regs
854                        |               +- SPI
855      Physical pins --- pad --- pinmux -+- I2C
856                        |       |       +- mmc
857                        |       |
858                        GPIO    pin
859                                multiplex
860                                logic regs
861
862 In this arrangement, the GPIO functionality can always be enabled, such that
863 e.g. a GPIO input can be used to "spy" on the SPI/I2C/MMC signal while it is
864 pulsed out. It is likely possible to disrupt the traffic on the pin by doing
865 wrong things on the GPIO block, as it is never really disconnected. It is
866 possible that the GPIO, pin config and pin multiplex registers are placed into
867 the same memory range and the same section of the data sheet, although that
868 need not be the case.
869
870 In some pin controllers, although the physical pins are designed in the same
871 way as (B), the GPIO function still can't be enabled at the same time as the
872 peripheral functions. So again the "strict" flag should be set, denying
873 simultaneous activation by GPIO and other muxed in devices.
874
875 From a kernel point of view, however, these are different aspects of the
876 hardware and shall be put into different subsystems:
877
878 - Registers (or fields within registers) that control electrical
879   properties of the pin such as biasing and drive strength should be
880   exposed through the pinctrl subsystem, as "pin configuration" settings.
881
882 - Registers (or fields within registers) that control muxing of signals
883   from various other HW blocks (e.g. I2C, MMC, or GPIO) onto pins should
884   be exposed through the pinctrl subsystem, as mux functions.
885
886 - Registers (or fields within registers) that control GPIO functionality
887   such as setting a GPIO's output value, reading a GPIO's input value, or
888   setting GPIO pin direction should be exposed through the GPIO subsystem,
889   and if they also support interrupt capabilities, through the irqchip
890   abstraction.
891
892 Depending on the exact HW register design, some functions exposed by the
893 GPIO subsystem may call into the pinctrl subsystem in order to
894 co-ordinate register settings across HW modules. In particular, this may
895 be needed for HW with separate GPIO and pin controller HW modules, where
896 e.g. GPIO direction is determined by a register in the pin controller HW
897 module rather than the GPIO HW module.
898
899 Electrical properties of the pin such as biasing and drive strength
900 may be placed at some pin-specific register in all cases or as part
901 of the GPIO register in case (B) especially. This doesn't mean that such
902 properties necessarily pertain to what the Linux kernel calls "GPIO".
903
904 Example: a pin is usually muxed in to be used as a UART TX line. But during
905 system sleep, we need to put this pin into "GPIO mode" and ground it.
906
907 If you make a 1-to-1 map to the GPIO subsystem for this pin, you may start
908 to think that you need to come up with something really complex, that the
909 pin shall be used for UART TX and GPIO at the same time, that you will grab
910 a pin control handle and set it to a certain state to enable UART TX to be
911 muxed in, then twist it over to GPIO mode and use gpio_direction_output()
912 to drive it low during sleep, then mux it over to UART TX again when you
913 wake up and maybe even gpio_request/gpio_free as part of this cycle. This
914 all gets very complicated.
915
916 The solution is to not think that what the datasheet calls "GPIO mode"
917 has to be handled by the <linux/gpio.h> interface. Instead view this as
918 a certain pin config setting. Look in e.g. <linux/pinctrl/pinconf-generic.h>
919 and you find this in the documentation:
920
921   PIN_CONFIG_OUTPUT:
922      this will configure the pin in output, use argument
923      1 to indicate high level, argument 0 to indicate low level.
924
925 So it is perfectly possible to push a pin into "GPIO mode" and drive the
926 line low as part of the usual pin control map. So for example your UART
927 driver may look like this::
928
929         #include <linux/pinctrl/consumer.h>
930
931         struct pinctrl          *pinctrl;
932         struct pinctrl_state    *pins_default;
933         struct pinctrl_state    *pins_sleep;
934
935         pins_default = pinctrl_lookup_state(uap->pinctrl, PINCTRL_STATE_DEFAULT);
936         pins_sleep = pinctrl_lookup_state(uap->pinctrl, PINCTRL_STATE_SLEEP);
937
938         /* Normal mode */
939         retval = pinctrl_select_state(pinctrl, pins_default);
940         /* Sleep mode */
941         retval = pinctrl_select_state(pinctrl, pins_sleep);
942
943 And your machine configuration may look like this:
944 --------------------------------------------------
945
946 ::
947
948         static unsigned long uart_default_mode[] = {
949                 PIN_CONF_PACKED(PIN_CONFIG_DRIVE_PUSH_PULL, 0),
950         };
951
952         static unsigned long uart_sleep_mode[] = {
953                 PIN_CONF_PACKED(PIN_CONFIG_OUTPUT, 0),
954         };
955
956         static struct pinctrl_map pinmap[] __initdata = {
957                 PIN_MAP_MUX_GROUP("uart", PINCTRL_STATE_DEFAULT, "pinctrl-foo",
958                         "u0_group", "u0"),
959                 PIN_MAP_CONFIGS_PIN("uart", PINCTRL_STATE_DEFAULT, "pinctrl-foo",
960                                 "UART_TX_PIN", uart_default_mode),
961                 PIN_MAP_MUX_GROUP("uart", PINCTRL_STATE_SLEEP, "pinctrl-foo",
962                         "u0_group", "gpio-mode"),
963                 PIN_MAP_CONFIGS_PIN("uart", PINCTRL_STATE_SLEEP, "pinctrl-foo",
964                                 "UART_TX_PIN", uart_sleep_mode),
965         };
966
967         foo_init(void) {
968                 pinctrl_register_mappings(pinmap, ARRAY_SIZE(pinmap));
969         }
970
971 Here the pins we want to control are in the "u0_group" and there is some
972 function called "u0" that can be enabled on this group of pins, and then
973 everything is UART business as usual. But there is also some function
974 named "gpio-mode" that can be mapped onto the same pins to move them into
975 GPIO mode.
976
977 This will give the desired effect without any bogus interaction with the
978 GPIO subsystem. It is just an electrical configuration used by that device
979 when going to sleep, it might imply that the pin is set into something the
980 datasheet calls "GPIO mode", but that is not the point: it is still used
981 by that UART device to control the pins that pertain to that very UART
982 driver, putting them into modes needed by the UART. GPIO in the Linux
983 kernel sense are just some 1-bit line, and is a different use case.
984
985 How the registers are poked to attain the push or pull, and output low
986 configuration and the muxing of the "u0" or "gpio-mode" group onto these
987 pins is a question for the driver.
988
989 Some datasheets will be more helpful and refer to the "GPIO mode" as
990 "low power mode" rather than anything to do with GPIO. This often means
991 the same thing electrically speaking, but in this latter case the
992 software engineers will usually quickly identify that this is some
993 specific muxing or configuration rather than anything related to the GPIO
994 API.
995
996
997 Board/machine configuration
998 ===========================
999
1000 Boards and machines define how a certain complete running system is put
1001 together, including how GPIOs and devices are muxed, how regulators are
1002 constrained and how the clock tree looks. Of course pinmux settings are also
1003 part of this.
1004
1005 A pin controller configuration for a machine looks pretty much like a simple
1006 regulator configuration, so for the example array above we want to enable i2c
1007 and spi on the second function mapping::
1008
1009         #include <linux/pinctrl/machine.h>
1010
1011         static const struct pinctrl_map mapping[] __initconst = {
1012                 {
1013                         .dev_name = "foo-spi.0",
1014                         .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1015                         .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1016                         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1017                         .data.mux.function = "spi0",
1018                 },
1019                 {
1020                         .dev_name = "foo-i2c.0",
1021                         .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1022                         .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1023                         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1024                         .data.mux.function = "i2c0",
1025                 },
1026                 {
1027                         .dev_name = "foo-mmc.0",
1028                         .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1029                         .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1030                         .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1031                         .data.mux.function = "mmc0",
1032                 },
1033         };
1034
1035 The dev_name here matches to the unique device name that can be used to look
1036 up the device struct (just like with clockdev or regulators). The function name
1037 must match a function provided by the pinmux driver handling this pin range.
1038
1039 As you can see we may have several pin controllers on the system and thus
1040 we need to specify which one of them contains the functions we wish to map.
1041
1042 You register this pinmux mapping to the pinmux subsystem by simply::
1043
1044        ret = pinctrl_register_mappings(mapping, ARRAY_SIZE(mapping));
1045
1046 Since the above construct is pretty common there is a helper macro to make
1047 it even more compact which assumes you want to use pinctrl-foo and position
1048 0 for mapping, for example::
1049
1050         static struct pinctrl_map mapping[] __initdata = {
1051                 PIN_MAP_MUX_GROUP("foo-i2c.o", PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1052                                   "pinctrl-foo", NULL, "i2c0"),
1053         };
1054
1055 The mapping table may also contain pin configuration entries. It's common for
1056 each pin/group to have a number of configuration entries that affect it, so
1057 the table entries for configuration reference an array of config parameters
1058 and values. An example using the convenience macros is shown below::
1059
1060         static unsigned long i2c_grp_configs[] = {
1061                 FOO_PIN_DRIVEN,
1062                 FOO_PIN_PULLUP,
1063         };
1064
1065         static unsigned long i2c_pin_configs[] = {
1066                 FOO_OPEN_COLLECTOR,
1067                 FOO_SLEW_RATE_SLOW,
1068         };
1069
1070         static struct pinctrl_map mapping[] __initdata = {
1071                 PIN_MAP_MUX_GROUP("foo-i2c.0", PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1072                                   "pinctrl-foo", "i2c0", "i2c0"),
1073                 PIN_MAP_CONFIGS_GROUP("foo-i2c.0", PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1074                                       "pinctrl-foo", "i2c0", i2c_grp_configs),
1075                 PIN_MAP_CONFIGS_PIN("foo-i2c.0", PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1076                                     "pinctrl-foo", "i2c0scl", i2c_pin_configs),
1077                 PIN_MAP_CONFIGS_PIN("foo-i2c.0", PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1078                                     "pinctrl-foo", "i2c0sda", i2c_pin_configs),
1079         };
1080
1081 Finally, some devices expect the mapping table to contain certain specific
1082 named states. When running on hardware that doesn't need any pin controller
1083 configuration, the mapping table must still contain those named states, in
1084 order to explicitly indicate that the states were provided and intended to
1085 be empty. Table entry macro PIN_MAP_DUMMY_STATE serves the purpose of defining
1086 a named state without causing any pin controller to be programmed::
1087
1088         static struct pinctrl_map mapping[] __initdata = {
1089                 PIN_MAP_DUMMY_STATE("foo-i2c.0", PINCTRL_STATE_DEFAULT),
1090         };
1091
1092
1093 Complex mappings
1094 ================
1095
1096 As it is possible to map a function to different groups of pins an optional
1097 .group can be specified like this::
1098
1099         ...
1100         {
1101                 .dev_name = "foo-spi.0",
1102                 .name = "spi0-pos-A",
1103                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1104                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1105                 .function = "spi0",
1106                 .group = "spi0_0_grp",
1107         },
1108         {
1109                 .dev_name = "foo-spi.0",
1110                 .name = "spi0-pos-B",
1111                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1112                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1113                 .function = "spi0",
1114                 .group = "spi0_1_grp",
1115         },
1116         ...
1117
1118 This example mapping is used to switch between two positions for spi0 at
1119 runtime, as described further below under the heading "Runtime pinmuxing".
1120
1121 Further it is possible for one named state to affect the muxing of several
1122 groups of pins, say for example in the mmc0 example above, where you can
1123 additively expand the mmc0 bus from 2 to 4 to 8 pins. If we want to use all
1124 three groups for a total of 2+2+4 = 8 pins (for an 8-bit MMC bus as is the
1125 case), we define a mapping like this::
1126
1127         ...
1128         {
1129                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1130                 .name = "2bit"
1131                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1132                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1133                 .function = "mmc0",
1134                 .group = "mmc0_1_grp",
1135         },
1136         {
1137                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1138                 .name = "4bit"
1139                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1140                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1141                 .function = "mmc0",
1142                 .group = "mmc0_1_grp",
1143         },
1144         {
1145                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1146                 .name = "4bit"
1147                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1148                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1149                 .function = "mmc0",
1150                 .group = "mmc0_2_grp",
1151         },
1152         {
1153                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1154                 .name = "8bit"
1155                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1156                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1157                 .function = "mmc0",
1158                 .group = "mmc0_1_grp",
1159         },
1160         {
1161                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1162                 .name = "8bit"
1163                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1164                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1165                 .function = "mmc0",
1166                 .group = "mmc0_2_grp",
1167         },
1168         {
1169                 .dev_name = "foo-mmc.0",
1170                 .name = "8bit"
1171                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1172                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1173                 .function = "mmc0",
1174                 .group = "mmc0_3_grp",
1175         },
1176         ...
1177
1178 The result of grabbing this mapping from the device with something like
1179 this (see next paragraph)::
1180
1181         p = devm_pinctrl_get(dev);
1182         s = pinctrl_lookup_state(p, "8bit");
1183         ret = pinctrl_select_state(p, s);
1184
1185 or more simply::
1186
1187         p = devm_pinctrl_get_select(dev, "8bit");
1188
1189 Will be that you activate all the three bottom records in the mapping at
1190 once. Since they share the same name, pin controller device, function and
1191 device, and since we allow multiple groups to match to a single device, they
1192 all get selected, and they all get enabled and disable simultaneously by the
1193 pinmux core.
1194
1195
1196 Pin control requests from drivers
1197 =================================
1198
1199 When a device driver is about to probe the device core will automatically
1200 attempt to issue pinctrl_get_select_default() on these devices.
1201 This way driver writers do not need to add any of the boilerplate code
1202 of the type found below. However when doing fine-grained state selection
1203 and not using the "default" state, you may have to do some device driver
1204 handling of the pinctrl handles and states.
1205
1206 So if you just want to put the pins for a certain device into the default
1207 state and be done with it, there is nothing you need to do besides
1208 providing the proper mapping table. The device core will take care of
1209 the rest.
1210
1211 Generally it is discouraged to let individual drivers get and enable pin
1212 control. So if possible, handle the pin control in platform code or some other
1213 place where you have access to all the affected struct device * pointers. In
1214 some cases where a driver needs to e.g. switch between different mux mappings
1215 at runtime this is not possible.
1216
1217 A typical case is if a driver needs to switch bias of pins from normal
1218 operation and going to sleep, moving from the PINCTRL_STATE_DEFAULT to
1219 PINCTRL_STATE_SLEEP at runtime, re-biasing or even re-muxing pins to save
1220 current in sleep mode.
1221
1222 A driver may request a certain control state to be activated, usually just the
1223 default state like this::
1224
1225         #include <linux/pinctrl/consumer.h>
1226
1227         struct foo_state {
1228         struct pinctrl *p;
1229         struct pinctrl_state *s;
1230         ...
1231         };
1232
1233         foo_probe()
1234         {
1235                 /* Allocate a state holder named "foo" etc */
1236                 struct foo_state *foo = ...;
1237
1238                 foo->p = devm_pinctrl_get(&device);
1239                 if (IS_ERR(foo->p)) {
1240                         /* FIXME: clean up "foo" here */
1241                         return PTR_ERR(foo->p);
1242                 }
1243
1244                 foo->s = pinctrl_lookup_state(foo->p, PINCTRL_STATE_DEFAULT);
1245                 if (IS_ERR(foo->s)) {
1246                         /* FIXME: clean up "foo" here */
1247                         return PTR_ERR(s);
1248                 }
1249
1250                 ret = pinctrl_select_state(foo->s);
1251                 if (ret < 0) {
1252                         /* FIXME: clean up "foo" here */
1253                         return ret;
1254                 }
1255         }
1256
1257 This get/lookup/select/put sequence can just as well be handled by bus drivers
1258 if you don't want each and every driver to handle it and you know the
1259 arrangement on your bus.
1260
1261 The semantics of the pinctrl APIs are:
1262
1263 - pinctrl_get() is called in process context to obtain a handle to all pinctrl
1264   information for a given client device. It will allocate a struct from the
1265   kernel memory to hold the pinmux state. All mapping table parsing or similar
1266   slow operations take place within this API.
1267
1268 - devm_pinctrl_get() is a variant of pinctrl_get() that causes pinctrl_put()
1269   to be called automatically on the retrieved pointer when the associated
1270   device is removed. It is recommended to use this function over plain
1271   pinctrl_get().
1272
1273 - pinctrl_lookup_state() is called in process context to obtain a handle to a
1274   specific state for a client device. This operation may be slow, too.
1275
1276 - pinctrl_select_state() programs pin controller hardware according to the
1277   definition of the state as given by the mapping table. In theory, this is a
1278   fast-path operation, since it only involved blasting some register settings
1279   into hardware. However, note that some pin controllers may have their
1280   registers on a slow/IRQ-based bus, so client devices should not assume they
1281   can call pinctrl_select_state() from non-blocking contexts.
1282
1283 - pinctrl_put() frees all information associated with a pinctrl handle.
1284
1285 - devm_pinctrl_put() is a variant of pinctrl_put() that may be used to
1286   explicitly destroy a pinctrl object returned by devm_pinctrl_get().
1287   However, use of this function will be rare, due to the automatic cleanup
1288   that will occur even without calling it.
1289
1290   pinctrl_get() must be paired with a plain pinctrl_put().
1291   pinctrl_get() may not be paired with devm_pinctrl_put().
1292   devm_pinctrl_get() can optionally be paired with devm_pinctrl_put().
1293   devm_pinctrl_get() may not be paired with plain pinctrl_put().
1294
1295 Usually the pin control core handled the get/put pair and call out to the
1296 device drivers bookkeeping operations, like checking available functions and
1297 the associated pins, whereas select_state pass on to the pin controller
1298 driver which takes care of activating and/or deactivating the mux setting by
1299 quickly poking some registers.
1300
1301 The pins are allocated for your device when you issue the devm_pinctrl_get()
1302 call, after this you should be able to see this in the debugfs listing of all
1303 pins.
1304
1305 NOTE: the pinctrl system will return -EPROBE_DEFER if it cannot find the
1306 requested pinctrl handles, for example if the pinctrl driver has not yet
1307 registered. Thus make sure that the error path in your driver gracefully
1308 cleans up and is ready to retry the probing later in the startup process.
1309
1310
1311 Drivers needing both pin control and GPIOs
1312 ==========================================
1313
1314 Again, it is discouraged to let drivers lookup and select pin control states
1315 themselves, but again sometimes this is unavoidable.
1316
1317 So say that your driver is fetching its resources like this::
1318
1319         #include <linux/pinctrl/consumer.h>
1320         #include <linux/gpio.h>
1321
1322         struct pinctrl *pinctrl;
1323         int gpio;
1324
1325         pinctrl = devm_pinctrl_get_select_default(&dev);
1326         gpio = devm_gpio_request(&dev, 14, "foo");
1327
1328 Here we first request a certain pin state and then request GPIO 14 to be
1329 used. If you're using the subsystems orthogonally like this, you should
1330 nominally always get your pinctrl handle and select the desired pinctrl
1331 state BEFORE requesting the GPIO. This is a semantic convention to avoid
1332 situations that can be electrically unpleasant, you will certainly want to
1333 mux in and bias pins in a certain way before the GPIO subsystems starts to
1334 deal with them.
1335
1336 The above can be hidden: using the device core, the pinctrl core may be
1337 setting up the config and muxing for the pins right before the device is
1338 probing, nevertheless orthogonal to the GPIO subsystem.
1339
1340 But there are also situations where it makes sense for the GPIO subsystem
1341 to communicate directly with the pinctrl subsystem, using the latter as a
1342 back-end. This is when the GPIO driver may call out to the functions
1343 described in the section "Pin control interaction with the GPIO subsystem"
1344 above. This only involves per-pin multiplexing, and will be completely
1345 hidden behind the gpio_*() function namespace. In this case, the driver
1346 need not interact with the pin control subsystem at all.
1347
1348 If a pin control driver and a GPIO driver is dealing with the same pins
1349 and the use cases involve multiplexing, you MUST implement the pin controller
1350 as a back-end for the GPIO driver like this, unless your hardware design
1351 is such that the GPIO controller can override the pin controller's
1352 multiplexing state through hardware without the need to interact with the
1353 pin control system.
1354
1355
1356 System pin control hogging
1357 ==========================
1358
1359 Pin control map entries can be hogged by the core when the pin controller
1360 is registered. This means that the core will attempt to call pinctrl_get(),
1361 lookup_state() and select_state() on it immediately after the pin control
1362 device has been registered.
1363
1364 This occurs for mapping table entries where the client device name is equal
1365 to the pin controller device name, and the state name is PINCTRL_STATE_DEFAULT::
1366
1367         {
1368                 .dev_name = "pinctrl-foo",
1369                 .name = PINCTRL_STATE_DEFAULT,
1370                 .type = PIN_MAP_TYPE_MUX_GROUP,
1371                 .ctrl_dev_name = "pinctrl-foo",
1372                 .function = "power_func",
1373         },
1374
1375 Since it may be common to request the core to hog a few always-applicable
1376 mux settings on the primary pin controller, there is a convenience macro for
1377 this::
1378
1379         PIN_MAP_MUX_GROUP_HOG_DEFAULT("pinctrl-foo", NULL /* group */,
1380                                       "power_func")
1381
1382 This gives the exact same result as the above construction.
1383
1384
1385 Runtime pinmuxing
1386 =================
1387
1388 It is possible to mux a certain function in and out at runtime, say to move
1389 an SPI port from one set of pins to another set of pins. Say for example for
1390 spi0 in the example above, we expose two different groups of pins for the same
1391 function, but with different named in the mapping as described under
1392 "Advanced mapping" above. So that for an SPI device, we have two states named
1393 "pos-A" and "pos-B".
1394
1395 This snippet first initializes a state object for both groups (in foo_probe()),
1396 then muxes the function in the pins defined by group A, and finally muxes it in
1397 on the pins defined by group B::
1398
1399         #include <linux/pinctrl/consumer.h>
1400
1401         struct pinctrl *p;
1402         struct pinctrl_state *s1, *s2;
1403
1404         foo_probe()
1405         {
1406                 /* Setup */
1407                 p = devm_pinctrl_get(&device);
1408                 if (IS_ERR(p))
1409                         ...
1410
1411                 s1 = pinctrl_lookup_state(foo->p, "pos-A");
1412                 if (IS_ERR(s1))
1413                         ...
1414
1415                 s2 = pinctrl_lookup_state(foo->p, "pos-B");
1416                 if (IS_ERR(s2))
1417                         ...
1418         }
1419
1420         foo_switch()
1421         {
1422                 /* Enable on position A */
1423                 ret = pinctrl_select_state(s1);
1424                 if (ret < 0)
1425                 ...
1426
1427                 ...
1428
1429                 /* Enable on position B */
1430                 ret = pinctrl_select_state(s2);
1431                 if (ret < 0)
1432                 ...
1433
1434                 ...
1435         }
1436
1437 The above has to be done from process context. The reservation of the pins
1438 will be done when the state is activated, so in effect one specific pin
1439 can be used by different functions at different times on a running system.