【Linux驅動開發】第一個設備驅動開發——LED驅動

一、啓動系統

Linux 系統選擇通過 TFTP 從網絡啓動，並且使用 NFS 掛載網絡根文件系統

（1）設置 bootargs 環境變量，根文件系統從 nfs/roofts 啓動

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.137.18:/home/pjw/linux/nfs/rootfs ip=192.168.137.20:192.168.137.18:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off'

（2）設置 bootcmd 環境變量，通過 TFTP 啓動內核和設備樹

setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage;tftp 83000000 imx6ull-iot-emmc.dtb;bootz 80800000 - 83000000'

 

二、編寫驅動程序

編寫三個文件：

led.c	LED驅動程序
ledApp.c	應用程序
Makefile	編譯文件

led.c 

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>



#define LED_MAJOR		200		/* 主設備號 */
#define LED_NAME		"led" 	/* 設備名字 */

#define LEDOFF 	0				/* 關燈 */
#define LEDON 	1				/* 開燈 */
 
/* 寄存器物理地址 */
#define CCM_CCGR1_BASE				(0X020C406C)	
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE		(0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE		(0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE				(0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE				(0X0209C004)

/* 映射後的寄存器虛擬地址指針 */
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;

/*
 * @description		: LED打開/關閉
 * @param - sta 	: LEDON(0) 打開LED，LEDOFF(1) 關閉LED
 * @return 			: 無
 */
void led_switch(u8 sta)
{
	u32 val = 0;
	if(sta == LEDON) {
		val = readl(GPIO1_DR);
		val &= ~(1 << 3);	
		writel(val, GPIO1_DR);
	}else if(sta == LEDOFF) {
		val = readl(GPIO1_DR);
		val|= (1 << 3);	
		writel(val, GPIO1_DR);
	}	
}

/*
 * @description		: 打開設備
 * @param - inode 	: 傳遞給驅動的inode
 * @param - filp 	: 設備文件，file結構體有個叫做private_data的成員變量
 * 					  一般在open的時候將private_data指向設備結構體。
 * @return 			: 0 成功;其他 失敗
 */
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	return 0;
}

/*
 * @description		: 從設備讀取數據 
 * @param - filp 	: 要打開的設備文件(文件描述符)
 * @param - buf 	: 返回給用戶空間的數據緩衝區
 * @param - cnt 	: 要讀取的數據長度
 * @param - offt 	: 相對於文件首地址的偏移
 * @return 			: 讀取的字節數，如果爲負值，表示讀取失敗
 */
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	return 0;
}

/*
 * @description		: 向設備寫數據 
 * @param - filp 	: 設備文件，表示打開的文件描述符
 * @param - buf 	: 要寫給設備寫入的數據
 * @param - cnt 	: 要寫入的數據長度
 * @param - offt 	: 相對於文件首地址的偏移
 * @return 			: 寫入的字節數，如果爲負值，表示寫入失敗
 */
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	int retvalue;
	unsigned char databuf[1];
	unsigned char ledstat;

	retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
	if(retvalue < 0) {
		printk("kernel write failed!\r\n");
		return -EFAULT;
	}

	ledstat = databuf[0];		/* 獲取狀態值 */

	if(ledstat == LEDON) {	
		led_switch(LEDON);		/* 打開LED燈 */
	} else if(ledstat == LEDOFF) {
		led_switch(LEDOFF);	/* 關閉LED燈 */
	}
	return 0;
}

/*
 * @description		: 關閉/釋放設備
 * @param - filp 	: 要關閉的設備文件(文件描述符)
 * @return 			: 0 成功;其他 失敗
 */
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	return 0;
}

/* 設備操作函數 */
static struct file_operations led_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = led_open,
	.read = led_read,
	.write = led_write,
	.release = 	led_release,
};

/*
 * @description	: 驅動出口函數
 * @param 		: 無
 * @return 		: 無
 */
static int __init led_init(void)
{
	int retvalue = 0;
	u32 val = 0;

	/* 初始化LED */
	/* 1、寄存器地址映射 */
  	IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);
	SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);
  	SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);
	GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);
	GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);

	/* 2、使能GPIO1時鐘 */
	val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
	val &= ~(3 << 26);	/* 清楚以前的設置 */
	val |= (3 << 26);	/* 設置新值 */
	writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);

	/* 3、設置GPIO1_IO03的複用功能，將其複用爲
	 *    GPIO1_IO03，最後設置IO屬性。
	 */
	writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
	
	/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03設置IO屬性
	 *bit 16:0 HYS關閉
	 *bit [15:14]: 00 默認下拉
     *bit [13]: 0 kepper功能
     *bit [12]: 1 pull/keeper使能
     *bit [11]: 0 關閉開路輸出
     *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
     *bit [5:3]: 110 R0/6驅動能力
     *bit [0]: 0 低轉換率
	 */
	writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);

	/* 4、設置GPIO1_IO03爲輸出功能 */
	val = readl(GPIO1_GDIR);
	val &= ~(1 << 3);	/* 清除以前的設置 */
	val |= (1 << 3);	/* 設置爲輸出 */
	writel(val, GPIO1_GDIR);

	/* 5、默認關閉LED */
	val = readl(GPIO1_DR);
	val |= (1 << 3);	
	writel(val, GPIO1_DR);

	/* 6、註冊字符設備驅動 */
	retvalue = register_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME, &led_fops);
	if(retvalue < 0){
		printk("register chrdev failed!\r\n");
		return -EIO;
	}
	return 0;
}

/*
 * @description	: 驅動出口函數
 * @param 		: 無
 * @return 		: 無
 */
static void __exit led_exit(void)
{
	/* 取消映射 */
	iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
	iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
	iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
	iounmap(GPIO1_DR);
	iounmap(GPIO1_GDIR);

	/* 註銷字符設備驅動 */
	unregister_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME);
}

module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("pjw");

 

ledApp.c

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"


#define LEDOFF 	0
#define LEDON 	1

/*
 * @description		: main主程序
 * @param - argc 	: argv數組元素個數
 * @param - argv 	: 具體參數
 * @return 			: 0 成功;其他 失敗
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd, retvalue;
	char *filename;
	unsigned char databuf[1];
	
	if(argc != 3){
		printf("Error Usage!\r\n");
		return -1;
	}

	filename = argv[1];

	/* 打開led驅動 */
	fd = open(filename, O_RDWR);
	if(fd < 0){
		printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	databuf[0] = atoi(argv[2]);	/* 要執行的操作：打開或關閉 */

	/* 向/dev/led文件寫入數據 */
	retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
	if(retvalue < 0){
		printf("LED Control Failed!\r\n");
		close(fd);
		return -1;
	}

	retvalue = close(fd); /* 關閉文件 */
	if(retvalue < 0){
		printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
		return -1;
	}
	return 0;
}

 

Makefile

KERNELDIR := /home/pjw/linux/kernel/iot_kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga

CURRENT_PATH := $(shell pwd)

obj-m := led.o

build: kernel_modules

kernel_modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules

clean:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

 

三、編譯

1、編譯驅動程序

make -j12

（1）編譯成功 

（2）生成的文件

2、編譯應用程序

arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp

 

四、測試

1、將led.ko和 ledApp這兩個文件拷貝到 rootfs/lib/modules 目錄

2、第一次加載使用需要使用 depmod 命令

（ depmod(depend module)可檢測模塊的相依性，供modprobe在安裝模塊時使用 ）

depmod

生成 modules.alias、modules.symbols、modules.dep 三個文件

報錯：depmod: can't change directory to 'lib/modules/4.1.15': No such file or directory

 原因：使用 depmod 命令之前，刪除了4.1.15的文件夾

解決：在lib/module裏面 mkdir 4.1.15

3、加載驅動

modprobe led.ko

4、 創建“/dev/led”設備節點

mknod /dev/led c 200 0

mknod	創建節點命令
/dev/led	要創建的節點文件
c	字符設備
200	主設備號
0	次設備號

5、開關 LED 燈

./ledApp /dev/led 1 //打開 LED 燈
./ledApp /dev/led 0 //關閉 LED 燈

./ledApp	執行應用程序
/dev/led	要操作的設備
1	寫入值

6、卸載驅動

rmmod led.ko