MFP Configuration for PXA2xx/PXA3xx Processors

PXA2xx/PXA3xx 프로세서의 MFP 구성

저자는 Eric Miao `<eric.miao@marvell.com>`입니다.

MFP는 Multi-Function Pin의 약자로 PXA3xx와 이후 PXA 계열 프로세서의 pin-mux logic을 뜻합니다. 이 문서는 기존 MFP API와 board/platform 드라이버 작성자가 이를 사용하는 방법을 설명합니다.

기본 개념

PXA25x와 PXA27x의 GPIO alternate-function 설정과 달리 PXA3xx부터는 새 MFP 메커니즘이 pin-mux 기능을 GPIO controller 밖으로 완전히 분리합니다. MFP는 pin-mux뿐 아니라 각 pin의 low-power state, drive strength, pull-up/down, event detection도 제어합니다.

PXA25x/PXA27x의 GPIO alternate function에서 새 MFP 방식으로 바뀐 핵심은 다음과 같습니다.

• PXA3xx의 GPIO controller는 PWM, SSP, UART 같은 다른 내부 controller와 동등한 전용 controller가 되었습니다. 128개 내부 신호는 하나 이상의 MFP를 거쳐 외부로 라우팅할 수 있습니다. 예를 들어 `GPIO<0>`은 `MFP_PIN_GPIO0` 또는 `MFP_PIN_GPIO0_2`로 라우팅할 수 있으며 `arch/arm/mach-pxa/mfp-pxa300.h`를 참조합니다.
• alternate-function 구성은 GPIO controller에서 제거되었습니다. 남은 기능은 GPIO signal level 제어, GPIO direction 제어, GPIO level-change detection처럼 순수 GPIO 기능입니다.
• 각 pin의 low-power state는 MFP가 제어하므로 PXA2xx의 `PGSRx` register는 PXA3xx에서 쓸모가 없습니다.
• wakeup detection도 MFP가 제어합니다. `PWER`는 더 이상 GPIO wakeup을 제어하지 않으며, sleep state에 따라 `pxa3xx-regs.h`에 정의된 `ADxER`가 MFP wakeup을 제어합니다.

MFP API 사용법

board code 작성자는 `<board>.c`에서 사용하는 processor에 맞춰 다음 header 중 하나만 include해야 합니다.

• `#include "mfp-pxa25x.h"`
• `#include "mfp-pxa27x.h"`
• `#include "mfp-pxa300.h"`
• `#include "mfp-pxa320.h"`
• `#include "mfp-pxa930.h"`

초기 pin configuration 배열은 다음과 같이 준비합니다.

static unsigned long mainstone_pin_config[] __initdata = {
   /* Chip Select */
   GPIO15_nCS_1,

   /* LCD - 16bpp Active TFT */
   GPIOxx_TFT_LCD_16BPP,
   GPIO16_PWM0_OUT,        /* Backlight */

   /* MMC */
   GPIO32_MMC_CLK,
   GPIO112_MMC_CMD,
   GPIO92_MMC_DAT_0,
   GPIO109_MMC_DAT_1,
   GPIO110_MMC_DAT_2,
   GPIO111_MMC_DAT_3,

   ...

   /* GPIO */
   GPIO1_GPIO | WAKEUP_ON_EDGE_BOTH,
};

• pin configuration을 `pxa{2xx,3xx}_mfp_config()`에 전달해 실제 register에 기록하면 배열은 더 이상 필요하지 않습니다. `__initdata`를 붙이면 초기화 후 버려져 몇 byte를 더 절약할 수 있습니다.
• 한 component에 가능한 pin configuration이 하나뿐이면 PXA25x/PXA27x의 `GPIOxx_TFT_LCD_16BPP`처럼 단순화한 정의를 사용할 수 있습니다.
• board 설계상 어떤 pin이 low-power state에서 system을 깨울 수 있다면 `WAKEUP_ON_EDGE_BOTH`, `WAKEUP_ON_EDGE_RISE`, `WAKEUP_ON_EDGE_FALL`, 또는 keypad GPIO 활성화용 `WAKEUP_ON_LEVEL_HIGH`를 OR하여 wakeup capability와 edge를 표시할 수 있습니다.

wakeup capability를 pin configuration에 표시했다고 해서 그 pin이 자동으로 system을 깨우는 것은 아닙니다. 대응 GPIO IRQ인 `GPIO_IRQ(xx)` 또는 `gpio_to_irq()`에 대해 `set_irq_wake()`를 호출하고, 최종적으로 `gpio_set_wake()`가 실제 register를 설정해야 합니다.

PXA3xx MFP는 pin마다 edge detection을 지원하지만 내부 logic은 `ADxER` register의 해당 bit가 설정된 경우에만 system을 깨웁니다. 이 bit는 대응 peripheral에 매핑할 수 있으므로 peripheral IRQ에 `set_irq_wake()`를 호출해 wakeup을 활성화할 수 있습니다.

PXA3xx의 MFP

특수 목적 pad를 제외한 PXA3xx의 모든 외부 I/O pad에는 MFP logic 하나가 연결되며, 각각 하나의 MFP register인 `MFPR`로 제어합니다.

각 control bit의 동작은 다음과 같습니다.

PXA2xx/PXA3xx 통합 MFP 설계

PXA2xx와 PXA3xx는 pin-mux 처리 방식이 다르므로 두 processor 계열을 모두 포괄하는 통합 MFP API를 도입했습니다.

설계의 기본 생각은 가능한 모든 pin configuration을 processor와 platform에 독립적인 정의로 표현한 뒤, 실제 API가 이를 processor register 설정으로 변환해 적용하도록 하는 것입니다.

관련 파일

Pin configuration

다음 주석은 `mfp.h`에서 복사한 것입니다. 최신 정보는 실제 source code를 확인해야 합니다.

/*
 * a possible MFP configuration is represented by a 32-bit integer
 *
 * bit  0.. 9 - MFP Pin Number (1024 Pins Maximum)
 * bit 10..12 - Alternate Function Selection
 * bit 13..15 - Drive Strength
 * bit 16..18 - Low Power Mode State
 * bit 19..20 - Low Power Mode Edge Detection
 * bit 21..22 - Run Mode Pull State
 *
 * to facilitate the definition, the following macros are provided
 *
 * MFP_CFG_DEFAULT - default MFP configuration value, with
 *                   alternate function = 0,
 *                   drive strength = fast 3mA (MFP_DS03X)
 *                   low power mode = default
 *                   edge detection = none
 *
 * MFP_CFG        - default MFPR value with alternate function
 * MFP_CFG_DRV        - default MFPR value with alternate function and
 *                   pin drive strength
 * MFP_CFG_LPM        - default MFPR value with alternate function and
 *                   low power mode
 * MFP_CFG_X        - default MFPR value with alternate function,
 *                   pin drive strength and low power mode
 */

가능한 MFP configuration 하나는 32-bit integer로 표현됩니다.

pin configuration 예는 다음과 같습니다.

#define GPIO94_SSP3_RXD                MFP_CFG_X(GPIO94, AF1, DS08X, FLOAT)

이 정의는 GPIO94를 `SSP3_RXD`로 구성할 수 있으며 alternate-function selection은 1, drive strength는 `0b101`, low-power mode에서는 float state라는 뜻입니다.

Register 설정

PXA3xx에서는 generic pin configuration의 대부분 bit를 MFPR 값으로 직접 변환할 수 있어 register 설정이 비교적 단순합니다. runtime용과 low-power mode용 MFPR 값을 각각 계산하여 두 상태에 다른 설정을 적용할 수 있습니다.

PXA2xx에서 generic pin configuration을 실제 register 설정으로 바꾸는 과정은 더 복잡합니다. `GAFRx`, `GPDRx`, `PGSRx`, `PWER`, `PKWR`, `PFER`, `PRER` 등 여러 register가 관여합니다. 변환 방법은 `mfp-pxa2xx.c`를 참조하십시오.