1、前言
在嵌入式系統中，許多SoC的內部都包含了pin控制器，通過芯片內部的pin控制器，我們可以配置一個或者一組引腳的狀態和功能特性，Linux內核為了統一各SoC廠商的引腳管理，提供了pinctrl子系統。
2、引腳功能分類
嵌入式芯片手冊往往有一個GPIO控制的章節來描述SoC的引腳如何進行配置，該描述具有大量的寄存器操作，但是通過配置這些寄存器實現的功能基本有三類，如下：
（1）通過設置pin controller硬件的控制單元，可以實現
（1.1）引腳的功能配置，例如設定I/O引腳是普通的GPIO輸入輸出功能，還是具有特殊功能的引腳；
（1.2）引腳特性配置，例如引腳內部的上/下拉電阻和驅動強度的設定。
（2）如果一組pin被配置成SPI，則將會和SPI controller連接，如果配置成了GPIO，則將會和GPIO controller進行連接，通過配置GPIO controller的寄存器，可以實現
（2.1）設置GPIO的方向，例如輸入或者輸出；
（2.2）當GPIO設置為輸出方向時，能夠設定該引腳的電平是高電平還是低電平；
（2.3）當GPIO設置為輸入方向時，能夠讀取該引腳的電平狀態。
（3）如果IO口具有中斷控制功能時，通過訪問IO口的中斷控制寄存器，可以實現
（3.1）設置中斷控制是否使能；
（3.2）設置中斷的觸發方式，例如上升沿/下降沿觸發；
（3.3）通過設置寄存器將中斷狀態清除。
3、通過軟件抽象來掩蓋硬件差異
在Linux的內核的pinctrl系統架構中，使用了3個軟件模塊來對應上述的三類功能，如下：
（1）pinctrl子系統，用於pin controller硬件的驅動軟件子系統；
（2）GPIO subsystem，用於GPIO controller硬件的驅動軟件子系統；
（3）GPIO interrupt chip driver，該模塊作為interrupt subsystem的底層硬件驅動模塊存在。
下圖為pinctrl subsystem的模塊圖：
底層的specific pin controller driver是硬件相關的模塊，與嵌入式SoC相關，pin control core模塊是一個與硬件無關的模塊，它抽象了所有pin controller的硬件特性，它對用戶（other driver）提供了頂層的接口函數，因此，用戶不再需要關注pin controller的硬件底層相關知識。
下圖則是GPIO subsystem的模塊圖：
該軟件框架圖和pinctrl subsystem的軟件框架圖一樣，其軟件抽象的思想是一樣的，內部的具體實現不一樣。
4、pinctrl子系統相關文件
（1）核心源文件
在kernel/drivers/pinctrl目錄下，包含了pinctrl子系統的核心驅動文件：
在最后的源文件pinctrl-xxx.c，舉個例子，例如高通msm提供的pinctrl子系統底層驅動文件有如下文件pinctrl-msm.c、pinctrl-msm.h、pinctrl-msm-tlmm.c。
（2）內核模塊提供的接口文件
Linux內核中很多模塊需要用到pinctrl子系統的服務，因此需要提供pinctrl子系統的外部接口和相關的數據結構，這些頭文件在kernel/include/linux/pinctrl目錄下，列表如下：
（3）與SoC相關的底層pinctrl子系統驅動接口
pinctrl子系統提供給底層驅動實現的頭文件如下：
5、pinctrl子系統與其它內核模塊關系
pinctrl子系統與其它內核模塊的關系圖如下所示：
在上圖可以看到，GPIO子系統的管理歸屬於pinctrl子系統，並且pinctrl子系統與設備驅動模型也有密切的聯系。