Linux 驱动入门（2）—— LED驱动

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目录

前言

一、编译替换内核和设备树

二、GPIO子系统

1.引脚编号

2.基于sysfs操作引脚

3.GPIO子系统的函数

三、LED驱动编写

前言

在这里主要记录学习韦东山老师Linux驱动课程的笔记，韦东山老师的驱动课程讲的非常好，想要学习驱动的小伙伴可以去b站学习他的课程。

一、编译替换内核和设备树

在编译驱动程序之前要先编译内核，原因有三点：

• 驱动程序要用到内核文件
• 编译驱动时用的内核、开发板上运行到内核，要一致
• 更换板子上的内核后，板子上的其他驱动也要更换

编译内核步骤看我之前写过的文章，编译替换内核_设备树_驱动_IMX6ULL-CSDN博客

二、GPIO子系统

1.引脚编号

在硬件上如何确定GPIO引脚？它属于哪组GPIO？它是这组GPIO里的哪个引脚？需要2个参数。

但是在Linux软件上，可以使用引脚编号来表示。

在开发板上执行如下命令查看已经在使用的GPIO状态：

cat /sys/kernel/debug/gpio

可以看到：在Linux系统中可以使用编号来访问某个GPIO。

那么怎么确定GPIO引脚的编号？

我们可以进入开发板的/sys/class/gpio目录下查看：

然后进入某个gpiochipXX目录，查看文件label的内容，就可以知道起始号码XX对于哪组GPIO：

2.基于sysfs操作引脚

查看原理图：

GPIO1：0~31

GPIO2：32~63

GPIO5：4 x 32 

GPIO5_3 : 4 x 32 + 3

可知LED引脚为 32 x 5 + 3 = 131

上电开发板，输入如图所示命令，实现点亮LED灯：

3.GPIO子系统的函数

GPIO子系统函数有新、老两套：

三、LED驱动编写

驱动层编写思路：

• 注册函数申请GPIO，设置方向为输出，同时对应的反注册函数结束时就要释放GPIO
• 实现read函数获得应用层GPIO电平状态
• 实现write函数设置应用层GPIO电平状态

用到的函数：

• gpio_request
• gpio_direction_output
• gpio_free
• gpio_get_value
• gpio_set_value

应用层编写思路：实现控制LED亮灭，可读取GPIO电平状态

• ./led_test <0|1|2|..>  on 
• ./led_test <0|1|2|..>  off
• ./led_test <0|1|2|..>

驱动程代码：led_drv.c

#include <linux/module.h> #include <linux/poll.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 <linux/gpio/consumer.h> #include <linux/platform_device.h> #include <linux/of_gpio.h> #include <linux/of_irq.h> #include <linux/interrupt.h> #include <linux/irq.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/fcntl.h> struct gpio_desc{ int gpio; int irq; char *name; } ; static struct gpio_desc gpios[] = { {131, 0, "myled", }, }; /* 主设备号 */ static int major = 0; static struct class *gpio_class; /* 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体 */ static ssize_t gpio_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset) { int err; unsigned char ker_buf[2]; /* 读取APP数据 */ err = copy_from_user(ker_buf, buf, 2); if (size != 2) return -EINVAL; if (ker_buf[0] >= sizeof(gpios) / sizeof(gpios[0])) return -EINVAL; /* 返回数据给APP */ ker_buf[1] = gpio_get_value(gpios[ker_buf[0]].gpio); err = copy_to_user(buf, ker_buf, 2); printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); return 2; } static ssize_t gpio_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset) { int err; unsigned char ker_buf[2]; /* 读取APP数据 */ err = copy_from_user(ker_buf, buf, 2); if (size != 2) return -EINVAL; if (ker_buf[0] >= sizeof(gpios) / sizeof(gpios[0])) return -EINVAL; /* 操作GPIO引脚 */ gpio_set_value(gpios[ker_buf[0]].gpio, ker_buf[1]); return 2; } /* 定义自己的file_operations结构体 */ static struct file_operations led_fops = { .owner = THIS_MODULE, .read = gpio_drv_read, .write = gpio_drv_write, }; /* 在入口函数 */ static int __init led_drv_init(void) { int err; int i; int count = sizeof(gpios)/sizeof(gpios[0]); printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); for (i = 0; i < count; i++) { // set pin err = gpio_request(gpios[i].gpio, gpios[i].name); if (err < 0) { printk("can not request gpio %s %d\n", gpios[i].name, gpios[i].gpio); return -ENODEV; } gpio_direction_output(gpios[i].gpio, 1); } /* 注册file_operations */ major = register_chrdev(0, "led_drv", &led_fops); /* /dev/gpio_desc */ gpio_class = class_create(THIS_MODULE, "led_drv_class"); if (IS_ERR(gpio_class)) { printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); unregister_chrdev(major, "led_drv"); return PTR_ERR(gpio_class); } device_create(gpio_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "myled"); /* /dev/myled */ return err; } /* 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_drv_exit(void) { int i; int count = sizeof(gpios)/sizeof(gpios[0]); printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); device_destroy(gpio_class, MKDEV(major, 0)); class_destroy(gpio_class); unregister_chrdev(major, "led_drv"); for (i = 0; i < count; i++) { gpio_free(gpios[i].gpio); } } /* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点 */ module_init(led_drv_init); module_exit(led_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("zgl <@.com>"); 

应用层代码：led_test.c

#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define LED_Device "/dev/myled" /* ./led_test <0|1|2|..> on ./led_test <0|1|2|..> off ./led_test <0|1|2|..> */ int main(int argc, char argv) { int fd; char buf[2]; int ret; /* 1. 判断参数 */ if (argc < 2) { printf("Usage: %s <0|1|2...> [on | off]\n", argv[0]); return -1; } /* 2. 打开文件 */ fd = open(LED_Device, O_RDWR); if (fd < 0) { printf("can not open led_device"); } if (argc == 3) { /* write */ buf[0] = strtol(argv[1], NULL, 0); if (strcmp(argv[2], "on") == 0) { buf[1] = 0; } else { buf[1] = 1; } ret = write(fd, buf, 2); } else { /* read */ buf[0] = strtol(argv[1], NULL, 0); ret = read(fd, buf, 2); printf("led %d status is %s\n", buf[0], buf[1] == 0 ? "on" : "off"); } close(fd); return 0; } 

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 # 板子所用内核源码的目录 all: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules $(CROSS_COMPILE)gcc -o led_test led_test.c clean: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean rm -rf modules.order led_test # 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 obj-m += led_drv.o 

上机测试：