移植環境(紅色粗字體字爲修改後內容,藍色粗體字爲特別注意內容)
1,主機環境:VMare下CentOS 5.5 ,1G內存。
2,集成開發環境:Elipse IDE
3,編譯編譯環境:arm-linux-gcc v4.4.3,arm-none-linux-gnueabi-gcc v4.5.1。
4,開發板:mini2440,2M nor flash,128M nand flash。
5,u-boot版本:u-boot-2009.08
6,linux 版本:linux-2.6.32.2
7,參考文章:
嵌入式linux應用開發完全手冊,韋東山,編著。
Mini2440 之Linux 移植開發實戰指南
【1】硬件原理
Mini2440 具有6 個用戶測試按鍵,它們都是連接到CPU 的中斷引腳。如圖:
從圖中可以看出,6 個用戶按鍵分別對應如下CPU 資源引腳:
按鍵 | 對應的端口寄存器 | 對應的中斷 | 對應的複用功能 |
K1 | GPG0 | EINT8 | 僅有GPIO和中斷功能 |
K2 | GPG3 | EINT11 | nSS1 |
K3 | GPG5 | EINT13 | SPIMISO |
K4 | GPG6 | EINT14 | SPIMOSI |
K5 | GPG7 | EINT15 | SPICLK |
K6 | GPG11 | EINT19 | TCLK |
爲何如此安排這些按鍵資源呢?
首先,它們都具備中斷功能,因此可以直接做一些中斷相關的實驗,其次 GPG3,5,6,7這一組合可以形成一個全功能的SPI 接口,我們知道,有些全鍵盤就是通過SPI 接口擴展實現的,比如三星的公板SMDK2440 就帶有這種接口的鍵盤,只不過它需要添加一個SPI 接口的鍵盤芯片來實現。所以,我們不但在開發板上直接把這些引腳接到按鍵上,而且還特意增加了CON12 座以方便把這些按鍵引出到面板使用,或者作爲擴展全功能鍵盤的接口。這也是mini2440 精心設計的細節之一。
【2】驅動程序分析及編寫
在/linux-2.6.32.2/drivers/misc目錄下創建一個新的驅動程序文件mini2440_buttons.c,內容及詳細註釋如下:
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/hardware.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/gpio.h>
#define DEVICE_NAME "buttons" //設備名稱
/*定義中斷所用的結構體*/
struct button_irq_desc {
int irq; //按鍵對應的中斷號
int pin; //按鍵所對應的GPIO 端口
int pin_setting; //按鍵對應的引腳描述,實際並未用到,保留
int number; //定義鍵值,以傳遞給應用層/用戶態
char *name; //每個按鍵的名稱
};
/*結構體實體定義*/
static struct button_irq_desc button_irqs [] = {
{IRQ_EINT8 , S3C2410_GPG(0) , S3C2410_GPG0_EINT8 , 0, "KEY0"},
{IRQ_EINT11, S3C2410_GPG(3) , S3C2410_GPG3_EINT11 , 1, "KEY1"},
{IRQ_EINT13, S3C2410_GPG(5) , S3C2410_GPG5_EINT13 , 2, "KEY2"},
{IRQ_EINT14, S3C2410_GPG(6) , S3C2410_GPG6_EINT14 , 3, "KEY3"},
{IRQ_EINT15, S3C2410_GPG(7) , S3C2410_GPG7_EINT15 , 4, "KEY4"},
{IRQ_EINT19, S3C2410_GPG(11), S3C2410_GPG11_EINT19, 5, "KEY5"},
};
/*開發板上按鍵的狀態變量,注意這裏是’0’,對應的ASCII 碼爲30*/
static volatile char key_values [] = {'0', '0', '0', '0', '0', '0'};
/*因爲本驅動是基於中斷方式的,在此創建一個等待隊列,以配合中斷函數使用;當有按鍵按下並讀取到鍵
值時,將會喚醒此隊列,並設置中斷標誌,以便能通過 read 函數判斷和讀取鍵值傳遞到用戶態;當沒有按
鍵按下時,系統並不會輪詢按鍵狀態,以節省時鐘資源*/
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
/*中斷標識變量,配合上面的隊列使用,中斷服務程序會把它設置爲1,read 函數會把它清零*/
static volatile int ev_press = 0;
/*本按鍵驅動的中斷服務程序*/
static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
struct button_irq_desc *button_irqs = (struct button_irq_desc *)dev_id;
int down;
// udelay(0);
/*獲取被按下的按鍵狀態*/
down = !s3c2410_gpio_getpin(button_irqs->pin);
/*狀態改變,按鍵被按下,從這句可以看出,當按鍵沒有被按下的時候,寄存器的值爲1(上拉),但按
鍵被按下的時候,寄存器對應的值爲0*/
if (down != (key_values[button_irqs->number] & 1)) { // Changed
/*如果key1 被按下,則key_value[0]就變爲’1’,對應的ASCII 碼爲31*/
key_values[button_irqs->number] = '0' + down;
ev_press = 1; /*設置中斷標誌爲1*/
wake_up_interruptible(&button_waitq); /*喚醒等待隊列*/
}
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}
/*
*在應用程序執行open(“/dev/buttons”,…)時會調用到此函數,在這裏,它的作用主要是註冊6 個按鍵的中斷。
*所用的中斷類型是IRQ_TYPE_EDGE_BOTH,也就是雙沿觸發,在上升沿和下降沿均會產生中斷,這樣做
是爲了更加有效地判斷按鍵狀態
*/
static int s3c24xx_buttons_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
int i;
int err = 0;
for (i = 0; i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++) {
if (button_irqs[i].irq < 0) {
continue;
}
/*註冊中斷函數*/
err = request_irq(button_irqs[i].irq, buttons_interrupt, IRQ_TYPE_EDGE_BOTH,
button_irqs[i].name, (void *)&button_irqs[i]);
if (err)
break;
}
if (err) { /*如果出錯,釋放已經註冊的中斷,並返回*/
i--;
for (; i >= 0; i--) {
if (button_irqs[i].irq < 0) {
continue;
}
disable_irq(button_irqs[i].irq);
free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&button_irqs[i]);
}
return -EBUSY;
}
/*註冊成功,則中斷隊列標記爲1,表示可以通過read 讀取*/
ev_press = 1;
/*正常返回*/
return 0;
}
/*
*此函數對應應用程序的系統調用close(fd)函數,在此,它的主要作用是當關閉設備時釋放6 個按鍵的中斷*
處理函數
*/
static int s3c24xx_buttons_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
int i;
for (i = 0; i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++) {
if (button_irqs[i].irq < 0) {
continue;
}
/*釋放中斷號,並註銷中斷處理函數*/
free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&button_irqs[i]);
}
return 0;
}
/*
*對應應用程序的read(fd,…)函數,主要用來向用戶空間傳遞鍵值
*/
static int s3c24xx_buttons_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)
{
unsigned long err;
if (!ev_press) {
if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)
/*當中斷標識爲0 時,並且該設備是以非阻塞方式打開時,返回*/
return -EAGAIN;
else
/*當中斷標識爲0 時,並且該設備是以阻塞方式打開時,進入休眠狀態,等待被喚醒*/
wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
}
/*把中斷標識清零*/
ev_press = 0;
/*一組鍵值被傳遞到用戶空間*/
err = copy_to_user(buff, (const void *)key_values, min(sizeof(key_values), count));
return err ? -EFAULT : min(sizeof(key_values), count);
}
static unsigned int s3c24xx_buttons_poll( struct file *file, struct poll_table_struct *wait)
{
unsigned int mask = 0;
/*把調用poll 或者select 的進程掛入隊列,以便被驅動程序喚醒*/
poll_wait(file, &button_waitq, wait);
if (ev_press)
mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
return mask;
}
/*設備操作集*/
static struct file_operations dev_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = s3c24xx_buttons_open,
.release = s3c24xx_buttons_close,
.read = s3c24xx_buttons_read,
.poll = s3c24xx_buttons_poll,
};
static struct miscdevice misc = {
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
.name = DEVICE_NAME,
.fops = &dev_fops,
};
/*設備初始化,主要是註冊設備*/
static int __init dev_init(void)
{
int ret;
/*把按鍵設備註冊爲misc 設備,其設備號是自動分配的*/
ret = misc_register(&misc);
if(ret < 0)
{
printk(DEVICE_NAME "register falid!\n");
return ret;
}
printk (DEVICE_NAME"\tinitialized\n");
return 0;
}
/*註銷設備*/
static void __exit dev_exit(void)
{
misc_deregister(&misc);
}
module_init(dev_init); //模塊初始化,僅當使用insmod/podprobe 命令加載時有用,如果設備不是通過模塊方式加載,此處將不會被調用
module_exit(dev_exit); //卸載模塊,當該設備通過模塊方式加載後,可以通過rmmod 命令卸載,將調用此函數
MODULE_LICENSE("GPL"); //版權信息
MODULE_AUTHOR("singleboy."); //作者名字
【3】爲內核添加按鍵設備的內核配置選項
把按鍵驅動加入到內核中,打開 linux-2.6.32.2/drivers/misc/Kconfig 文件,定位到16行附近,加入如下紅色部分內容:
if MISC_DEVICES
config MINI2440_BUTTONS
tristate "Buttons driver for FriendlyARM Mini2440 development boards"
depends on MACH_MINI2440
default y if MACH_MINI2440
help
this is buttons driver for FriendlyARM Mini2440 development boards
config LEDS_MINI2440
tristate "LED Support for Mini2440 GPIO LEDs"
depends on MACH_MINI2440
default y if MACH_MINI2440
help
This option enables support for LEDs connected to GPIO lines
on Mini2440 boards.
【4】對應的驅動目標文件加入內核
打開linux-2.6.32.2/drivers/misc/Makefile 文件,添加如下紅色部分內容:
obj-$(CONFIG_EP93XX_PWM) += ep93xx_pwm.o
obj-$(CONFIG_C2PORT) += c2port/
obj-$(CONFIG_MINI2440_BUTTONS) += mini2440_buttons.o
obj-$(CONFIG_LEDS_MINI2440) += mini2440_leds.o
obj-$(CONFIG_MINI2440_ADC) += mini2440_adc.o
obj-y += eeprom/
obj-y += cb710/
【5】確認內核配置
接上面的步驟,在內核源代碼目錄下執行:make menuconfig 重新配置內核,依次選擇進入如下子菜單項:
Device Drivers --->
[*] Misc devices --->
<*> Buttons driver for FriendlyARM Mini2440 development boards //選項默認是選中的,若沒有選中,則按空格鍵選中它。
退出並保存內核配置。
然後退出保存所選配置, 在命令行執行: make uImage , 將會生成arch/arm/boot/uImage,然後將其複製到/nfsboot目錄下後啓動開發板。可以在看到串口終端中啓動信息:
... ...
brd: module loaded
buttons initialized!
S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 Simtec Electronics
... ...
說明leds設備加載成功。
【6】buttons測試
爲了測試該驅動程序,我們還需要編寫一個簡單的測試程序,在友善官方提供的光盤中已經提供了該測試程序的源代碼,它位於\linux 示例代碼\examples\buttons目錄中,文件名爲:buttons_test.c。將其複製到主機/root/linux-test/codetest目錄下,下面是其中的代碼:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>
int main(void)
{
int buttons_fd;
char buttons[6] = {'0', '0', '0', '0', '0', '0'}; //定義按鍵值變量,對於驅動函數中的key_values 數組
buttons_fd = open("/dev/buttons", 0); /*打開按鍵設備/dev/buttons*/
if (buttons_fd < 0) {
perror("open device buttons"); /*打開失敗則退出*/
exit(1);
}
for (;;) { /*永讀按鍵並打印鍵值和狀態*/
char current_buttons[6];
int count_of_changed_key;
int i;
/*使用read 函數讀取一組按鍵值(6 個)*/
if (read(buttons_fd, current_buttons, sizeof current_buttons) != sizeof current_buttons) {
perror("read buttons:");
exit(1);
}
/*逐個分析讀取到的按鍵值*/
for (i = 0, count_of_changed_key = 0; i < sizeof buttons / sizeof buttons[0]; i++) {
if (buttons[i] != current_buttons[i]) {
buttons[i] = current_buttons[i];
/*打印按鍵值,並標明按鍵按下/擡起的狀態*/
printf("%skey %d is %s", count_of_changed_key? ", ": "", i+1, buttons[i] == '0' ? "up" : "down");
count_of_changed_key++;
}
}
if (count_of_changed_key) {
printf("\n");
}
}
close(buttons_fd); /*關閉按鍵設備文件*/
return 0;
}
在終端中進入到codetest目錄,然後執行:
[root@localhost codetest]# ls
adc_test adc_test.c~ backlight_test.c i2c led.c tstest.c
adc_test.c backlight_test buttons_test.c led tstest
[root@localhost codetest]# arm-linux-gcc -o buttons_test buttons_test.c
[root@localhost codetest]# cp buttons_test /nfsboot/nfs
[root@localhost codetest]#
將生成可執行目標文件buttons_test,複製到與開發板共享的nfsboot/nfs中,在開發板的命令行終端執行:
[root@mini2440 /]#ls -l /dev/buttons
crw-rw---- 1 root root 10, 63 Jan 1 00:00 /dev/buttons
[root@mini2440 /]#ls -l /dev/leds
crw-rw---- 1 root root 10, 62 Jan 1 00:00 /dev/leds
[root@mini2440 /]#cd /mnt/nfs
[root@mini2440 nfs]#ls
adc_test buttons_test test1.wav
backlight_test i2c tstest
bigworld.wav led yesterday.mp3
[root@mini2440 nfs]#./buttons_test
key 6 is down
key 6 is up
key 4 is down
key 4 is up
key 5 is down
key 5 is up
key 3 is down
key 3 is up
key 2 is down
key 2 is up
key 1 is down
key 1 is up
可以看到已經產生的動作。
接下來,將進行pwm驅動的移植。