嵌入式linux/鸿蒙开发板(IMX6ULL）开发（二十五）最简单的LED驱动程序

2022-12-13 119

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简介： 嵌入式linux/鸿蒙开发板(IMX6ULL）开发（二十五）最简单的LED驱动程序

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1.写LED驱动程序

1.1第一步先看原理图

1.2第二步再看芯片手册：使能GPIO

1.3 第三步设置引脚是GPIO功能

1.4 第四步设置引脚是输出

1.5 第五步设置输出电平

2.最简单的LED驱动程序

后面的LED驱动程序为了容易扩展，引入了很多数据结构。对C语言的要求有点高，所以我们基于Hello驱动程序先写出最简单的LED驱动程序。

2A.1 LED操作方法_基于IMX6ULL

视频中的文档，放在GIT仓库中：

01_all_series_quickstart\
05_嵌入式Linux驱动开发基础知识\doc_pic\pic\6A.最简单的LED驱动程序\
    03_IMX6ULL的LED操作方法.pptx

2A.2 最简单的LED驱动程序编程_基于IMX6ULL

视频中的源码文档，放在GIT仓库中：

01_all_series_quickstart\
05_嵌入式Linux驱动开发基础知识\source\
    02_led_drv\
00_led_simple\imx6ull

2A.2.1 字符设备驱动程序框架

字符设备驱动程序的框架：

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

⑦其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点：class_create, device_create

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。

驱动怎么和APP传输数据？通过copy_to_user、copy_from_user这2个函数。

下面就是写驱动程序的模板！！

********************************************************
//这个是驱动程序的框架，以后可以直接套用，在上面添加和修改
#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 <asm/io.h>
/*定义主设备号*/
static struct major; 
/*定义led class类*/
static struct class *led_class;
/*结构体中led_open函数*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *file) 
{
    /*
    *enable gpio
    *configure pin as gpio
    *configure gpio as output
    */
    return 0；
}
/*结构体中led_write函数*/ 
static ssize_t led_write(struct file *file ,const char __user * buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    char val;//val来自内核定义
    /*copy_from_user:get data from app,会涉及到寄存器，那么涉及到物理层，需要用到虚拟地址*/
    copy_from_user(&val, buf, 1);//把app(buf)中的数据拷贝至内核空间（val）,拷贝一个字节。
    /*to set gpio register :out 1/0，会涉及到寄存器，那么涉及到物理层，需要用到虚拟地址*/
    if(val)
    {
  /*set gpio to let led on */   
    }
    else
    {
  /*set gpio to let led off */  
    }
    return 0;
}
/*定义结构体*/
static struct file_operations led_fops ={
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open,
    .write = led_write,
};
/*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);//unsigned int major;设置为0.const char * name设置为“100ask_led”
    /*ioremap*/
    led_class=class_create(THIS_MODULE, "myled");//这个变量的结构体名字被称为class，给这个模块创造一个名字为class类的结构。
    device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0),NULL, "myled");/**设备就会给我们创建一个/dev/myled设备结点。*/
    return 0;   
}
/*出口函数*/
static void  led_exit(void)
{
    device_destroy(led_class, NULL);
    class_destroy(led_class);
    unregister_chrdev(major,"100ask_led" )
}
/*完善入口函数*/
module_init(led_init);
/*完善出口函数*/
module_exit(led_init);
/*设置为GPL协议*/
MODULE_LICENSE("GPL");//指定GPL协议

2A.2.2 实现什么功能

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。

#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 <asm/io.h>
/*定义主设备号*/
static struct major; 
/*定义led class类*/
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;
/*结构体中led_open函数*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *file) 
{
    /*
    *enable gpio
    *configure gpio5_3 as gpio
    *configure gpio5_3 as output
    */
    //把引脚配置成gpio
    *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 &= ~0xf;
    *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 |= ~0x05;
    //把引脚配置成输出
    *GPIO5_GDIR |=(1<<3);
    return 0；
}
/*结构体中led_write函数*/ 
static ssize_t led_write(struct file *file ,const char __user * buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    char val;//val来自内核定义
    /*copy_from_user:get data from app,会涉及到寄存器，那么涉及到物理层，需要用到虚拟地址*/
    copy_from_user(&val, buf, 1);//把app(buf)中的数据拷贝至内核空间（val）,拷贝一个字节。
    /*to set gpio register :out 1/0，会涉及到寄存器，那么涉及到物理层，需要用到虚拟地址*/
    if(val)
    {
  /*set gpio to let led on */   
  *GPIO5_DR &=~(1<<3);
    }
    else
    {
  /*set gpio to let led off */
  *GPIO5_DR &=(1<<3);
    }
    return 0;
}
/*定义结构体*/
static struct file_operations led_fops ={
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open,
    .write = led_write,
};
/*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);//unsigned int major;设置为0.const char * name设置为“100ask_led”
    /*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 + 0x14, 4);
    //GPIO5_DR地址：0x020AC000
    GPIO5_DR=ioremap (0x020AC000 + 0x14, 4);
    static inline void __iomem * ioremap (unsigned long offset, unsigned long size)
    {
  return __ioremap(offset, size, 0);
    }
    led_class=class_create(THIS_MODULE, "myled");//这个变量的结构体名字被称为class，给这个模块创造一个名字为class类的结构。
    device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0),NULL, "myled");/**设备就会给我们创建一个/dev/myled设备结点。*/
    return 0;   
}
/*出口函数*/
static void  led_exit(void)
{
    device_destroy(led_class, NULL)
    class_destroy(led_class);
    unregister_chrdev(major,"100ask_led" )
}
/*完善入口函数*/
module_init(led_init);
/*完善出口函数*/
module_exit(led_init);
/*设置为GPL协议*/
MODULE_LICENSE("GPL");//指定GPL协议

再编写测试程序。

//ledtest /dev/myled on
//ledtest /dev/myled off
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,char **argc)
{
    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);//open函数怎么使用呢，打开虚拟机远程登录。man 2 open, 看参数和头文件 
    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);//把status写入fd,写一个字节
    return 0;
    //write
}

最后编写makefile

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 hello_drv_test
obj -m +=led_drv.o

2A.2.3 上机实验

编译过程实践看韦东山老师的开发手册

先设置工具链，参考第2篇第八章的内容。再编译程序，把代码上传代服务器后执行make命令。没有问题后。

接着在开发板上挂载NFS，参考第2篇第六章的内容。最后在开发板上加载驱动程序，执行测试程序，如下： 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