以下板子选用的内核都是4.x版本，操作都是类似的：
rk3399 linux 4.4.154 rk3288 linux 4.4.154 imx6ul linux 4.9.88 am3358 linux 4.9.168
1.1 怎么写LED驱动程序？
详细步骤如下：
① 看原理图确定引脚，确定引脚输出什么电平才能点亮/熄灭LED
②看主芯片手册，确定寄存器操作方法：哪些寄存器？哪些位？地址是？
③ 编写驱动：先写框架，再写硬件操作的代码（上下层）
注意：在芯片手册中确定的寄存器地址被称为物理地址，在Linux内核中无法直接使用。
需要使用内核提供的ioremap把物理地址映射为虚拟地址，使用虚拟地址。
ioremap函数的使用：
① 函数原型：res_cookie物理地址 ，size范围
使用时，要包含头文件：
② 它的作用：
把物理地址phys_addr开始的一段空间(大小为size)，映射为虚拟地址；返回值是该段虚拟地址的首地址。
virt_addr = ioremap(phys_addr, size);
实际上，它是按页(4096字节)进行映射的，是整页整页地映射的。 假设phys_addr=0x10002，size=4，ioremap的内部实现是：
a. phys_addr按页取整，得到地址0x10000
b. size按页取整，得到4096
c. 把起始地址0x10000，大小为4096的这一块物理地址空间，映射到虚拟地址空间， 假设得到的虚拟空间起始地址为0xf0010000
d. 那么phys_addr = 0x10002对应的virt_addr =0xf0010002
③ 不再使用该段虚拟地址时，要iounmap(virt_addr)：
假设如下程序访问内存地址，同时访问两次，会发生什么样的事情？
同一个程序，每次运行的结果应该一样。这个程序同时运行两次，每次的结果都是一样。同时运行两次，在内存中有两份代码，他们的地址不同，为何打印出的地址是相同的？
这是MMU在起到作用！MMU:Memory Manager Unit
写APP的人水平有高有低，总不能让完全没有硬件知识的人去直接访问硬件吧？ 怎么禁止他们直接访问硬件？ 要用MMU! MMU的两大作用：
1.地址映射：CPU发出同样的地址（虚拟地址），执行不同的APP时候，访问的是由MMU执行这个转换。
2.权限保护：CPU发出的地址，要经过MMU审核之后才可以访问具体的硬件操作。
volatile的使用：
① 编译器很聪明，会帮我们做些优化，比如：
int a; a = 0; // 这句话可以优化掉，不影响a的结果 a = 1;
② 有时候编译器会自作聪明，比如：
int *p = ioremap(xxxx, 4); // GPIO寄存器的地址 *p = 0; // 点灯，但是这句话被优化掉了 *p = 1; // 灭灯
③ 对于上面的情况，为了避免编译器自动优化，需要加上volatile，告诉它“这是容易出错的，别乱优化”：
volatile int *p = ioremap(xxxx, 4); // GPIO寄存器的地址 *p = 0; // 点灯，这句话不会被优化掉 *p = 1; // 灭灯
1.2 百问网IMX6ULL的LED驱动程序
1.2.1 led原理图
LED原理图如下，它使用GPIO5_IO03，引脚输出低电平时LED被点亮，输出高电平时LED被熄灭：
1.2.2 所涉及的寄存器操作
GPIO模块图如下：
代码中对硬件的操作截图如下，截图便于对比，后面有文字便于复制：
步骤1：使能GPIO5
设置b[31:30]就可以使能GPIO5，设置为什么值呢？
注意：在imx6ullrm.pdf中，CCM_CCGR1的b[31:30]是保留位；我以前写程序时错用了imx6ul(不是imx6ull)的手册，导致程序中额外操作了这些保留位。不去设置b[31:30]，GPIO5也是默认使能的。
看下图，设置为0b11：
① 00：该GPIO模块全程被关闭
② 01：该GPIO模块在CPU run mode情况下是使能的；在WAIT或STOP模式下，关闭
③ 10：保留
④ 11：该GPIO模块全程使能
/* GPIO5_IO03 */ /* a. 使能GPIO5 * set CCM to enable GPIO5 * CCM_CCGR1[CG15] 0x20C406C * bit[31:30] = 0b11 */
步骤2：设置GPIO5_IO03为GPIO模式
设置如下寄存器：
/* b. 设置GPIO5_IO03用于GPIO * set IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 * to configure GPIO5_IO03 as GPIO * IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 0x2290014 * bit[3:0] = 0b0101 alt5 */
步骤3：设置GPIO5_IO03为输出引脚，设置其输出电平
寄存器地址为：
设置方向寄存器，把引脚设置为输出引脚：
设置数据寄存器，设置引脚的输出电平：
/* c. 设置GPIO5_IO03作为output引脚 * set GPIO5_GDIR to configure GPIO5_IO03 as output * GPIO5_GDIR 0x020AC000 + 0x4 * bit[3] = 0b1 */ /* d. 设置GPIO5_DR输出低电平 * set GPIO5_DR to configure GPIO5_IO03 output 0 * GPIO5_DR 0x020AC000 + 0 * bit[3] = 0b0 */ /* e. 设置GPIO5_IO3输出高电平 * set GPIO5_DR to configure GPIO5_IO03 output 1 * GPIO5_DR 0x020AC000 + 0 * bit[3] = 0b1 */
1.2.3 写程序
使用GIT下载所有源码后，本节源码位于如下目录：
01_all_series_quickstart\ 05_嵌入式Linux驱动开发基础知识\source\02_led_drv\ 02_led_drv_for_boards\ fire_imx6ull-pro_src_bin 100ask_imx6ull_src_bin
硬件相关的文件是board_fire_imx6ull-pro.c，其他文件跟LED框架驱动程序完全一样。
它首先构造了一个led_operations结构体，用来表示LED的硬件操作：
100 static struct led_operations board_demo_led_opr = { 101 .num = 1, 102 .init = board_demo_led_init, 103 .ctl = board_demo_led_ctl, 104 }; 105
对应的头文件函数如下;
#ifndef _LED_OPR_H #define _LED_OPR_H struct led_operations { int num; int (*init) (int which); /* 初始化LED, which-哪个LED */ int (*ctl) (int which, char status); /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */ }; struct led_operations *get_board_led_opr(void); #endif
对应单板的程序:
#include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/miscdevice.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/major.h> #include <linux/mutex.h> #include <linux/proc_fs.h> #include <linux/seq_file.h> #include <linux/stat.h> #include <linux/init.h> #include <linux/device.h> #include <linux/tty.h> #include <linux/kmod.h> #include <linux/gfp.h> #include <asm/io.h> #include "led_opr.h" static volatile unsigned int *CCM_CCGR1 ; static volatile unsigned int *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3; static volatile unsigned int *GPIO5_GDIR ; static volatile unsigned int *GPIO5_DR ; static int board_demo_led_init (int which) /* 初始化LED, which-哪个LED */ { unsigned int val; //printk("%s %s line %d, led %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which); if (which == 0) { if (!CCM_CCGR1) { CCM_CCGR1 = ioremap(0x20C406C, 4); IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 = ioremap(0x2290014, 4); GPIO5_GDIR = ioremap(0x020AC000 + 0x4, 4); GPIO5_DR = ioremap(0x020AC000 + 0, 4); } /* GPIO5_IO03 */ /* a. 使能GPIO5 * set CCM to enable GPIO5 * CCM_CCGR1[CG15] 0x20C406C * bit[31:30] = 0b11 */ *CCM_CCGR1 |= (3<<30); /* b. 设置GPIO5_IO03用于GPIO * set IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 * to configure GPIO5_IO03 as GPIO * IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 0x2290014 * bit[3:0] = 0b0101 alt5 */ val = *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3; val &= ~(0xf); val |= (5); *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 = val; /* b. 设置GPIO5_IO03作为output引脚 * set GPIO5_GDIR to configure GPIO5_IO03 as output * GPIO5_GDIR 0x020AC000 + 0x4 * bit[3] = 0b1 */ *GPIO5_GDIR |= (1<<3); } return 0; } static int board_demo_led_ctl (int which, char status) /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */ { //printk("%s %s line %d, led %d, %s\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which, status ? "on" : "off"); if (which == 0) { if (status) /* on: output 0*/ { /* d. 设置GPIO5_DR输出低电平 * set GPIO5_DR to configure GPIO5_IO03 output 0 * GPIO5_DR 0x020AC000 + 0 * bit[3] = 0b0 */ *GPIO5_DR &= ~(1<<3); } else /* off: output 1*/ { /* e. 设置GPIO5_IO3输出高电平 * set GPIO5_DR to configure GPIO5_IO03 output 1 * GPIO5_DR 0x020AC000 + 0 * bit[3] = 0b1 */ *GPIO5_DR |= (1<<3); } } return 0; } static struct led_operations board_demo_led_opr = { .num = 1, .init = board_demo_led_init, .ctl = board_demo_led_ctl, }; struct led_operations *get_board_led_opr(void) { return &board_demo_led_opr; }
led_operations结构体中有init函数指针，它指向board_demo_led_init函数，在里面将会初始化LED引脚：使能、设置为GPIO模式、设置为输出引脚。
值得关注的是第35～38行，对于寄存器要先使用ioremap得到它的虚拟地址，以后使用虚拟地址访问寄存器：
21 static volatile unsigned int *CCM_CCGR1 ; 22 static volatile unsigned int *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3; 23 static volatile unsigned int *GPIO5_GDIR ; 24 static volatile unsigned int *GPIO5_DR ; 25 26 static int board_demo_led_init (int which) /* 初始化LED, which-哪个LED */ 27 { 28 unsigned int val; 29 30 //printk("%s %s line %d, led %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which); 31 if (which == 0) 32 { 33 if (!CCM_CCGR1) 34 { 35 CCM_CCGR1 = ioremap(0x20C406C, 4); 36 IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 = ioremap(0x2290014, 4); 37 GPIO5_GDIR = ioremap(0x020AC000 + 0x4, 4); 38 GPIO5_DR = ioremap(0x020AC000 + 0, 4); 39 } 40 41 /* GPIO5_IO03 */ 42 /* a. 使能GPIO5 43 * set CCM to enable GPIO5 44 * CCM_CCGR1[CG15] 0x20C406C 45 * bit[31:30] = 0b11 46 */ 47 *CCM_CCGR1 |= (3<<30); 48 49 /* b. 设置GPIO5_IO03用于GPIO 50 * set IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 51 * to configure GPIO5_IO03 as GPIO 52 * IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 0x2290014 53 * bit[3:0] = 0b0101 alt5 54 */ 55 val = *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3; 56 val &= ~(0xf); 57 val |= (5); 58 *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 = val; 59 60 61 /* b. 设置GPIO5_IO03作为output引脚 62 * set GPIO5_GDIR to configure GPIO5_IO03 as output 63 * GPIO5_GDIR 0x020AC000 + 0x4 64 * bit[3] = 0b1 65 */ 66 *GPIO5_GDIR |= (1<<3); 67 } 68 69 return 0; 70 } 71 led_operations结构体中有ctl函数指针，它指向board_demo_led_ctl函数，在里面将会根据参数设置LED引脚的输出电平： 72 static int board_demo_led_ctl (int which, char status) /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */ 73 { 74 //printk("%s %s line %d, led %d, %s\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which, status ? "on" : "off"); 75 if (which == 0) 76 { 77 if (status) /* on: output 0*/ 78 { 79 /* d. 设置GPIO5_DR输出低电平 80 * set GPIO5_DR to configure GPIO5_IO03 output 0 81 * GPIO5_DR 0x020AC000 + 0 82 * bit[3] = 0b0 83 */ 84 *GPIO5_DR &= ~(1<<3); 85 } 86 else /* off: output 1*/ 87 { 88 /* e. 设置GPIO5_IO3输出高电平 89 * set GPIO5_DR to configure GPIO5_IO03 output 1 90 * GPIO5_DR 0x020AC000 + 0 91 * bit[3] = 0b1 92 */ 93 *GPIO5_DR |= (1<<3); 94 } 95 96 } 97 return 0; 98 } 99
下面的get_board_led_opr函数供上层调用，给上层提供led_operations结构体：
106 struct led_operations *get_board_led_opr(void) 107 { 108 return &board_demo_led_opr; 109 } 110
1.2.4 上机实验
首先设置工具链，然后修改驱动程序Makefile指定内核源码路径，就可以编译驱动程序和测试程序了。
启动开发板，挂载NFS文件系统，这样就可以访问到Ubuntu中的文件。 最后，就可以在开发板上进行下列测试。
注意：如果要使用板子自带的系统，关闭原有LED驱动的方法是类似的，也是进入开发板/sys/class/leds/目录，对于每一个LED在该目录下都有一个子目录，假设某个子目录名为XXX，则执行如下命令：
# 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_fire-imx6ull/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 # 参考内核源码drivers/char/ipmi/Makefile # 要想把a.c, b.c编译成ab.ko, 可以这样指定: # ab-y := a.o b.o # obj-m += ab.o # leddrv.c board_demo.c 编译成 100ask.ko 100ask_led-y := leddrv.o board_fire_imx6ull-pro.o obj-m += 100ask_led.o
# echo none > /sys/class/leds/XXX/trigger
使用我们的系统时，按如下操作。 要先禁止内核中原来的LED驱动，把“heatbeat”功能关闭，执行以下命令即可：
# echo none > /sys/class/leds/cpu/trigger
这样就可以使用我们的驱动程序做实验了：
# insmod 100ask_led.ko #./ledtest /dev/100ask_led0 on #./ledtest /dev/100ask_led0 off
如果想恢复原来的心跳功能，可以执行：
# echo heartbeat > /sys/class/leds/cpu/trigger
1.2.5 课后作业
a. 在驱动里有ioremap，什么时候执行iounmap？请完善程序
b. 视频里我们只实现了点一个LED，修改代码支持两个LED。
代码留置区
