一、LED 驱动程序编程_基于 IMX6ULL
1.字符设备驱动程序框架
编写驱动程序的套路：
（1）确定主设备号，也可以让内核分配
（2）定义自己的 file_operations 结构体
（3）实现对应的 drv_open/drv_read/drv_write 等函数，填入 file_operations 结构体
（4）把 file_operations 结构体告诉内核：register_chrdev
（5） 谁来注册驱动程序啊？得有一个入口函数：安装驱动程序时，就会去调用这 个入口函数。
（6）有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，出口函数调用 unregister_chrdev 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点：class_create,device_create。
2.驱动怎么操作硬件？
通过 ioremap 映射寄存器的物理地址得到虚拟地址，读写虚拟地址。
3.驱动怎么和 APP 传输数据？
通过 copy_to_user、copy_from_user 这 2 个函数。
4.实现什么功能
（1）先编写驱动程序：
实现 led_open 函数，在里面初始化 LED 引脚。
实现 led_write 函数，在里面根据 APP 传来的值控制 LED。
（2）再编写测试程序。
二、编写代码：
1.驱动程序led_drv.c
#include <linux/kernel.h> #include <linux/module.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/init.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/poll.h> #include <linux/mutex.h> #include <linux/wait.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/device.h> #include <asm/io.h> static int major; static struct class *led_class; /* registers */ // IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 地址：0x02290000 + 0x14 static volatile unsigned int *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3; // GPIO5_GDIR 地址：0x020AC004 static volatile unsigned int *GPIO5_GDIR; //GPIO5_DR 地址：0x020AC000 static volatile unsigned int *GPIO5_DR; static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos) { char val; int ret; /* copy_from_user : get data from app */ ret = copy_from_user(&val, buf, 1); /* to set gpio register: out 1/0 */ if (val) { /* set gpio to let led on */ *GPIO5_DR &= ~(1<<3); } else { /* set gpio to let led off */ *GPIO5_DR |= (1<<3); } return 1; } static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp) { /* enable gpio5 * configure gpio5_io3 as gpio * configure gpio5_io3 as output */ *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 &= ~0xf; *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 |= 0x5; *GPIO5_GDIR |= (1<<3); return 0; } static struct file_operations led_fops = { .owner = THIS_MODULE, .write = led_write, .open = led_open, }; /* 入口函数 */ static int __init led_init(void) { printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); major = register_chrdev(0, "100ask_led", &led_fops); /* ioremap */ // IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 地址：0x02290000 + 0x14 IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 = ioremap(0x02290000 + 0x14, 4); // GPIO5_GDIR 地址：0x020AC004 GPIO5_GDIR = ioremap(0x020AC004, 4); //GPIO5_DR 地址：0x020AC000 GPIO5_DR = ioremap(0x020AC000, 4); led_class = class_create(THIS_MODULE, "myled"); device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "myled"); /* /dev/myled */ return 0; } static void __exit led_exit(void) { iounmap(IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3); iounmap(GPIO5_GDIR); iounmap(GPIO5_DR); device_destroy(led_class, MKDEV(major, 0)); class_destroy(led_class); unregister_chrdev(major, "100ask_led"); } module_init(led_init); module_exit(led_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
第15行：系统主设备号
第28~49行：为应用程序write提供驱动程序
第35行：从应用程序APP得到数据，读取用户空间传进来的值
把用户空间的数据buf拷贝到&val内核空间，拷贝1个字节
第36~42行：根据数据去设置GPIO的寄存器去输出1/0
第38~48行：根据val判断是将GPIO配置高还是低
第51~63行：为应用程序open提供驱动程序
启动GPIO
配置gpio5 io3为gpio
配置gpio5 io3为输出
第65~69行：定义一个file_operations结构体，里面每个成员是驱动程序的具体功能
第72~92行：入口函数
第74行：监测入口函数是否被执行
__FILE__：文件
__FUNCTION：__函数
__LINE__：第几行
第76行：调用register_chrdev()来注册某个file_operations结构体，获得系统提供的主设备号
第79行：映射虚拟地址
第88~89行：系统为我们创建/dev/myled的设备节点
第88行：根据系统函数提供设备节点
第89行：在这个led_class下创建设备
第94~104行：出口函数
第103行：卸载驱动程序
第100行：销毁掉创建的设备节点/dev/myled
第101行：销毁掉创建的类
第106行：修饰入口函数
第107行：修饰出口函数
第108行：获取指定GPL协议
以上为驱动程序的模板部分，下面我们对IMX6ull的硬件操作进行梳理
使能GPIO5：本身默认使能，所以我们可以忽视这部分的操作
第18~26行：设置GPIO5_3为GPIO：
IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 地址：0x02290000 + 0x14
第19~26行：定义变量操作寄存器：使用指针操作读写寄存器地址，物理地址，后面需要把物理地址映射成虚拟地址
第19行：第一个寄存器地址，GPIO5_3的地址
第22行：设置GPIO5_GDIR地址用于设置输入输出的方向
第26行：设置GPIO5_DR地址用于设置输入或输出电平
第79~86行：在入口函数里将物理地址映射为虚拟地址
第80行：用ioremap将0x02290000 + 0x14物理地址映射为4个字节虚拟地址
第83行：用ioremap将0x020AC004物理地址映射为4个字节虚拟地址
第86行：用ioremap将0x020AC000物理地址映射为4个字节虚拟地址
第96~98行：在出口函数里清除ioremap的虚拟地址
第53~60行：使用虚拟地址操作寄存器
第57行：清除掉最低的4位，防止其他驱动程序调用
第58行：设置为101，将引脚配置为GPIO
第60行：设置GPI05_3为1，设置为输出的方向
实现点灯操作：将GPI05_3输出低电平
第31行：设置GPI05_3为输出0， 实现点亮led
第46行：设置GPI05_3为输出1，实现关闭led
2.应用程序 ledtest.c
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> // ledtest /dev/myled on // ledtest /dev/myled off int main(int argc, char **argv) { int fd; char status = 0; if (argc != 3) { printf("Usage: %s <dev> <on|off>\n", argv[0]); printf(" eg: %s /dev/myled on\n", argv[0]); printf(" eg: %s /dev/myled off\n", argv[0]); return -1; } // open fd = open(argv[1], O_RDWR); if (fd < 0) { printf("can not open %s\n", argv[0]); return -1; } // write if (strcmp(argv[2], "on") == 0) { status = 1; } write(fd, &status, 1); return 0; }
第15行：监测当前状态值，根据 on和off进行判断
第17~23行：当输入不正确时打印用法
第19行：具体用法
第20行：打开led的用法
第21行：关闭led的用法
第23行：打印文件
第26~30行：打开文件失败
第32~36行：打开成功，写入数据
3.Makefile
# 1. 使用不同的开发板内核时, 一定要修改KERN_DIR # 2. KERN_DIR中的内核要事先配置、编译, 为了能编译内核, 要先设置下列环境变量: # 2.1 ARCH, 比如: export ARCH=arm64 # 2.2 CROSS_COMPILE, 比如: export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- # 2.3 PATH, 比如: export PATH=$PATH:/home/book/100ask_roc-rk3399-pc/ToolChain-6.3.1/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin # 注意: 不同的开发板不同的编译器上述3个环境变量不一定相同, # 请参考各开发板的高级用户使用手册 KERN_DIR = /home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88 all: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules $(CROSS_COMPILE)gcc -o ledtest ledtest.c clean: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean rm -rf modules.order rm -f ledtest obj-m += led_drv.o
第10行：编译时用到的Linux内核路径
第12~19行：编译测试程序
第21行：编译内核程序
三、上机实验
1.编译
编译程序，把代码上传代服务器后执行 make 命令。
2.挂载到开发板
在开发板上挂载 NFS
最后在开发板上加载驱动程序，执行测试程序，如下：
[root@100ask:~]# echo "7 4 1 7" > /proc/sys/kernel/printk // 打开内核的打印信息，有些 板子默认打开了 [ 1426.505931] /home/book/05_嵌入式Linux驱动开发基础知识/source/02_led_drv/00_led_drv_simple/imx6ull/led_drv.c led_init 75 //安装后打印的信息 [root@100ask:~]# insmod /mnt/led_drv.ko //安装驱动 [root@100ask:~]# lsmod //查询驱动 [root@100ask:~]# rmmod /mnt/led_drv.ko //卸载驱动 /mnt/ledtest /dev/myled on // 点灯 /mnt/ledtest /dev/myled off // 关灯
3.实验效果
点亮的是红灯旁边的黄色灯，照片可能看的效果不是很明显
执行/mnt/ledtest /dev/myled on 这里有一个黄色小灯会亮起来
执行/mnt/ledtest /dev/myled off 这里有一个黄色小灯会熄灭
