一、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
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。
1.1 ioremap 函数的使用：
1.1.1 函数原型：
void __iomem *ioremap(resource_size_t res_cookie, size_t size)
使用时，要包含头文件：
#include <asm/io.h>
1.1.2 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：
（1） phys_addr 按页取整，得到地址 0x10000
（2） size 按页取整，得到 4096
（3）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
（4） 那么 phys_addr = 0x10002 对应的 virt_addr = 0xf0010002
1.1.3 不再使用该段虚拟地址时，要 iounmap(virt_addr)：
void iounmap(volatile void __iomem *cookie)
1.1.4为什么需要映射为虚拟地址
1.2 volatile 函数的使用：
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;
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
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
二、IMX6ULL 的 LED 驱动程序
2.1 led 原理图
LED 原理图，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： 
2.2 所涉及的寄存器操作
2.3 代码操作硬件
2.3.1使能 GPIO5
设置 b[31:30]就可以使能 GPIO5
注意：在 imx6ullrm.pdf 中，CCM_CCGR1 的 b[31:30]是保留位， 不去设置 b[31:30]，GPIO5 也是默认使能的。
设置为 0b11：
00：该 GPIO 模块全程被关闭
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
10：保留
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 */
2.3.2 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 */
2.3.3 设置 GPIO5_IO03 为输出引脚，设置其输出电平
设置 GPIO5_IO03 为输出引脚，寄存器地址为：
设置方向寄存器，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 */
三、写程序
3.1 led_opr.h
#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
3.2 board_100ask_imx6ull.c
#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; }
它首先构造了一个 led_operations 结构体，用来表示 LED 的硬件操作：
static struct led_operations board_demo_led_opr = { .num = 1, .init = board_demo_led_init, .ctl = board_demo_led_ctl, };
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。
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：
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; }
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：
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; }
下面的 get_board_led_opr 函数供上层调用 ， 给上层提供led_operations 结构体：
struct led_operations *get_board_led_opr(void) { return &board_demo_led_opr; }
3.3 leddrv.c
#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 "led_opr.h" /* 1. 确定主设备号 */ static int major = 0; static struct class *led_class; struct led_operations *p_led_opr; #define MIN(a, b) (a < b ? a : b) /* 3. 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体 */ static ssize_t led_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset) { printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 0; } /* write(fd, &val, 1); */ static ssize_t led_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset) { int err; char status; struct inode *inode = file_inode(file); int minor = iminor(inode); printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); err = copy_from_user(&status, buf, 1); /* 根据次设备号和status控制LED */ p_led_opr->ctl(minor, status); return 1; } static int led_drv_open (struct inode *node, struct file *file) { int minor = iminor(node); printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); /* 根据次设备号初始化LED */ p_led_opr->init(minor); return 0; } static int led_drv_close (struct inode *node, struct file *file) { printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 0; } /* 2. 定义自己的file_operations结构体 */ static struct file_operations led_drv = { .owner = THIS_MODULE, .open = led_drv_open, .read = led_drv_read, .write = led_drv_write, .release = led_drv_close, }; /* 4. 把file_operations结构体告诉内核：注册驱动程序 */ /* 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 */ static int __init led_init(void) { int err; int i; printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); major = register_chrdev(0, "100ask_led", &led_drv); /* /dev/led */ led_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_led_class"); err = PTR_ERR(led_class); if (IS_ERR(led_class)) { printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); unregister_chrdev(major, "led"); return -1; } p_led_opr = get_board_led_opr(); for (i = 0; i < p_led_opr->num; i++) device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "100ask_led%d", i); /* /dev/100ask_led0,1,... */ return 0; } /* 6. 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数 */ static void __exit led_exit(void) { int i; printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); for (i = 0; i < p_led_opr->num; i++) device_destroy(led_class, MKDEV(major, i)); /* /dev/100ask_led0,1,... */ device_destroy(led_class, MKDEV(major, 0)); class_destroy(led_class); unregister_chrdev(major, "100ask_led"); } /* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点 */ module_init(led_init); module_exit(led_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
第98~101行：获取灯的个数
p_led_opr = get_board_led_opr(); //获得单板提供的结构体 for (i = 0; i < p_led_opr->num; i++) //获取灯的个数 device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "100ask_led%d", i); /* /dev/100ask_led0,1,... */ev/100ask_led0,1,... */
3.4 ledtest.c
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <string.h> /* * ./ledtest /dev/100ask_led0 on * ./ledtest /dev/100ask_led0 off */ int main(int argc, char **argv) { int fd; char status; /* 1. 判断参数 */ if (argc != 3) { printf("Usage: %s <dev> <on | off>\n", argv[0]); return -1; } /* 2. 打开文件 */ fd = open(argv[1], O_RDWR); if (fd == -1) { printf("can not open file %s\n", argv[1]); return -1; } /* 3. 写文件 */ if (0 == strcmp(argv[2], "on")) { status = 1; write(fd, &status, 1); } else { status = 0; write(fd, &status, 1); } close(fd); return 0; }
3.5 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 # 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_100ask_imx6ull.c 编译成 100ask_led.ko 100ask_led-y := leddrv.o board_100ask_imx6ull.o obj-m += 100ask_led.o
内核路径：
四、上机测试
4.1编译
编译程序，把代码上传代服务器后执行 make 命令。
cp 100ask_led.ko ledtest.c ~/nfs_rootfs/
4.2 挂载到开发板
在开发板上挂载 NFS
4.3 测试
注意：如果要使用板子自带的系统，需要关闭原有 LED 驱动，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：
[root@100ask:~]# echo none > /sys/class/leds/XXX/trigger
使用我们的系统时，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：
[root@100ask:~]# echo none > /sys/class/leds/cpu/trigger
这样就可以使用我们的驱动程序做操作了：
[root@100ask:~]#insmod 100ask_led.ko [root@100ask:~]#/ledtest /dev/100ask_led0 on [root@100ask:~]#/ledtest /dev/100ask_led0 off
如果想恢复原来的心跳功能，可以执行：
[root@100ask:~]#echo heartbeat > /sys/class/leds/cpu/trigger
[root@100ask:/mnt]# ls /dev/100ask_led0* -l //查询驱动 crw------- 1 root root 240, 0 Jan 1 00:08 /dev/100ask_led0 //查询结果 [root@100ask:/mnt]# ./ledtest /dev/100ask_led0 on //打开灯 [root@100ask:/mnt]# ./ledtest /dev/100ask_led0 off //关闭灯
4.4 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
