ARM Linux 驱动开发篇---新版led驱动实验程序编写-- Ubuntu20.04
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前言
上两期博客我们介绍了科学的设备号分配 + cdev 结构体（字符设备注册方法），以及基于 mdev 机制实现设备节点自动创建，利用私有数据结构体管理设备属性，这一期博客我们就基于上两期的博客正式来编写一下新的led驱动实验程序。
一、硬件原理图分析（看过之前的博客可忽略）
首先咱们看看硬件原理情况，原理图如下：
从图中可以看出，LED0 接到了 GPIO_3 上，GPIO_3 就是 GPIO1_IO03，当 GPIO1_IO03 输出低电平 (0) 的时候发光二极管 LED0 就会导通点亮，当 GPIO1_IO03 输出高电平 (1) 的时候发光二极管 LED0 不会导通，因此 LED0 也就不会点亮。所以 LED0 的亮灭取决于 GPIO1_IO03 的输出电平，输出 0 就亮，输出 1 就灭。
二、程序编写
新建名为“3_newchrled”文件夹，然后在 3_newchrled 文件夹里面创建 vscode 工程工程创建好以后新建 newchrled.c 文件，在 newchrled.c 里面输入如下内容：
#include <linux/types.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/ide.h> #include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/gpio.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <asm/mach/map.h> #include <asm/uaccess.h> #include <asm/io.h> /*************************************************************** 文件名 : newchrled.c 版本 : V1.0 描述 : LED驱动文件。 其他 : 无 ***************************************************************/ #define NEWCHRLED_CNT 1 /* 设备号个数 */ #define NEWCHRLED_NAME "newchrled" /* 名字 */ #define LEDOFF 0 /* 关灯 */ #define LEDON 1 /* 开灯 */ /* 寄存器物理地址 */ #define CCM_CCGR1_BASE (0X020C406C) #define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068) #define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE (0X020E02F4) #define GPIO1_DR_BASE (0X0209C000) #define GPIO1_GDIR_BASE (0X0209C004) /* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */ static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1; static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03; static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03; static void __iomem *GPIO1_DR; static void __iomem *GPIO1_GDIR; /* newchrled设备结构体 */ struct newchrled_dev{ dev_t devid; /* 设备号 */ struct cdev cdev; /* cdev */ struct class *class; /* 类 */ struct device *device; /* 设备 */ int major; /* 主设备号 */ int minor; /* 次设备号 */ }; struct newchrled_dev newchrled; /* led设备 */ /* * @description : LED打开/关闭 * @param - sta : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED * @return : 无 */ void led_switch(u8 sta) { u32 val = 0; if(sta == LEDON) { val = readl(GPIO1_DR); val &= ~(1 << 3); writel(val, GPIO1_DR); }else if(sta == LEDOFF) { val = readl(GPIO1_DR); val|= (1 << 3); writel(val, GPIO1_DR); } } /* * @description : 打开设备 * @param - inode : 传递给驱动的inode * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。 * @return : 0 成功;其他 失败 */ static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp) { filp->private_data = &newchrled; /* 设置私有数据 */ return 0; } /* * @description : 从设备读取数据 * @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符) * @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区 * @param - cnt : 要读取的数据长度 * @param - offt : 相对于文件首地址的偏移 * @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败 */ static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) { return 0; } /* * @description : 向设备写数据 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符 * @param - buf : 要写给设备写入的数据 * @param - cnt : 要写入的数据长度 * @param - offt : 相对于文件首地址的偏移 * @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败 */ static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) { int retvalue; unsigned char databuf[1]; unsigned char ledstat; retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt); if(retvalue < 0) { printk("kernel write failed!\r\n"); return -EFAULT; } ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */ if(ledstat == LEDON) { led_switch(LEDON); /* 打开LED灯 */ } else if(ledstat == LEDOFF) { led_switch(LEDOFF); /* 关闭LED灯 */ } return 0; } /* * @description : 关闭/释放设备 * @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符) * @return : 0 成功;其他 失败 */ static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp) { return 0; } /* 设备操作函数 */ static struct file_operations newchrled_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = led_open, .read = led_read, .write = led_write, .release = led_release, }; /* * @description : 驱动出口函数 * @param : 无 * @return : 无 */ static int __init led_init(void) { u32 val = 0; /* 初始化LED */ /* 1、寄存器地址映射 */ IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4); SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4); SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4); GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4); GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4); /* 2、使能GPIO1时钟 */ val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1); val &= ~(3 << 26); /* 清楚以前的设置 */ val |= (3 << 26); /* 设置新值 */ writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1); /* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为 * GPIO1_IO03，最后设置IO属性。 */ writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03); /*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性 *bit 16:0 HYS关闭 *bit [15:14]: 00 默认下拉 *bit [13]: 0 kepper功能 *bit [12]: 1 pull/keeper使能 *bit [11]: 0 关闭开路输出 *bit [7:6]: 10 速度100Mhz *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力 *bit [0]: 0 低转换率 */ writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03); /* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */ val = readl(GPIO1_GDIR); val &= ~(1 << 3); /* 清除以前的设置 */ val |= (1 << 3); /* 设置为输出 */ writel(val, GPIO1_GDIR); /* 5、默认关闭LED */ val = readl(GPIO1_DR); val |= (1 << 3); writel(val, GPIO1_DR); /* 注册字符设备驱动 */ /* 1、创建设备号 */ if (newchrled.major) { /* 定义了设备号 */ newchrled.devid = MKDEV(newchrled.major, 0); register_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME); } else { /* 没有定义设备号 */ alloc_chrdev_region(&newchrled.devid, 0, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME); /* 申请设备号 */ newchrled.major = MAJOR(newchrled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */ newchrled.minor = MINOR(newchrled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */ } printk("newcheled major=%d,minor=%d\r\n",newchrled.major, newchrled.minor); /* 2、初始化cdev */ newchrled.cdev.owner = THIS_MODULE; cdev_init(&newchrled.cdev, &newchrled_fops); /* 3、添加一个cdev */ cdev_add(&newchrled.cdev, newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT); /* 4、创建类 */ newchrled.class = class_create(THIS_MODULE, NEWCHRLED_NAME); if (IS_ERR(newchrled.class)) { return PTR_ERR(newchrled.class); } /* 5、创建设备 */ newchrled.device = device_create(newchrled.class, NULL, newchrled.devid, NULL, NEWCHRLED_NAME); if (IS_ERR(newchrled.device)) { return PTR_ERR(newchrled.device); } return 0; } /* * @description : 驱动出口函数 * @param : 无 * @return : 无 */ static void __exit led_exit(void) { /* 取消映射 */ iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1); iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03); iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03); iounmap(GPIO1_DR); iounmap(GPIO1_GDIR); /* 注销字符设备驱动 */ cdev_del(&newchrled.cdev);/* 删除cdev */ unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT); /* 注销设备号 */ device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid); class_destroy(newchrled.class); } module_init(led_init); module_exit(led_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("duan"); 三、编写测试app
创建ledApp.c文件，输入以下代码：
#include "stdio.h" #include "unistd.h" #include "sys/types.h" #include "sys/stat.h" #include "fcntl.h" #include "stdlib.h" #include "string.h" /*************************************************************** Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 文件名 : ledApp.c 版本 : V1.0 描述 :led驱测试APP。 其他 : 无 使用方法 ：./ledtest /dev/led 0 关闭LED ./ledtest /dev/led 1 打开LED ***************************************************************/ #define LEDOFF 0 #define LEDON 1 /* * @description : main主程序 * @param - argc : argv数组元素个数 * @param - argv : 具体参数 * @return : 0 成功;其他 失败 */ int main(int argc, char *argv[]) { int fd, retvalue; char *filename; unsigned char databuf[1]; if(argc != 3){ printf("Error Usage!\r\n"); return -1; } filename = argv[1]; /* 打开led驱动 */ fd = open(filename, O_RDWR); if(fd < 0){ printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]); return -1; } databuf[0] = atoi(argv[2]); /* 要执行的操作：打开或关闭 */ /* 向/dev/led文件写入数据 */ retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf)); if(retvalue < 0){ printf("LED Control Failed!\r\n"); close(fd); return -1; } retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */ if(retvalue < 0){ printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]); return -1; } return 0; } 四、运行测试
4.1编译驱动程序和测试 APP
KERNELDIR := /home/duan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.1_ga_alientek_v2.2 CURRENT_PATH := $(shell pwd) obj-m := newchrled.o build: kernel_modules kernel_modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean输入如下命令编译出驱动模块文件：
make -j32编译成功以后就会生成一个名为“newchrled.ko”的驱动模块文件。
4.2编译测试 APP
输入如下命令编译测试 ledApp.c 这个测试程序：
arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp编译成功以后就会生成 ledApp 这个应用程序。
4.3、运行测试
将上一小节编译出来的 newchrled.ko 和 ledApp 这两个文件拷贝到 rootfs/lib/modules/4.1.15
目录中，重启开发板，进入到目录 lib/modules/4.1.15 中，输入如下命令加载 newchrled.ko 驱动
模块：
sudo cp newchrled.ko /home/duan/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -fsudo cp ledApp /home/duan/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -f如下图所示：
拷贝完之后，便输入如下命令加载 led.ko 驱动文件：
modprobe newchrled.ko //加载驱动驱动加载成功以后会输出申请到的主设备号和次设备号，如下图所示：
从图 42.6.2.1 可以看出，申请到的主设备号为 248，次设备号为 0。驱动加载成功以后会自动在/dev 目录下创建设备节点文件/dev/newchrdev，输入如下命令查看/dev/newchrdev 这个设备节点文件是否存在：
ls /dev/newchrled -l上图中可以看出，/dev/newchrled 这个设备文件存在，而且主设备号为 248，此设备号为 0，说明设备节点文件创建成功。驱动节点创建成功以后就可以使用 ledApp 软件来测试驱动是否工作正常，输入如下命令打开 LED 灯：
./ledApp /dev/newchrled 1输入上述命令以后观察 I.MX6U-ALPHA 开发板上的红色 LED 灯是否点亮，如果点亮的话说明驱动工作正常。（博主这里是正常的）在输入如下命令关闭 LED 灯：
./ledApp /dev/newchrled 0输入上述命令以后观察 I.MX6U-ALPHA 开发板上的红色 LED 灯是否熄灭。
如果要卸载驱 动的话输入如下命令即可：
rmmod newchrled.ko总结
这一期博客我们就基于上两期的博客正式完成了新的led驱动实验程序。
