【Linux驅動開發】設備樹下的 LED 驅動實驗

一、修改測試設備樹文件

1、修改 arch/arm/boot/dts/imx6ull-iot-emmc.dts 文件

在根節點“/”下創建“iotled”子節點

/*添加字節點-led*/
iotled {     
	#address-cells = <1>;                    /*起始地址佔用一個字長(cell)*/
	#size-cells = <1>;			/*地址長度佔用一個字長(cell)*/
	compatible = "iot-led"; 	        /*節點兼容性爲“iot-led”*/
	status = "okay"; 			/*狀態爲“okay”*/
	reg = < 0X020C406C 0X04 	        /* CCM_CCGR1_BASE */
		0X020E0068 0X04 	        /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */
		0X020E02F4 0X04 	        /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
		0X0209C000 0X04 	        /* GPIO1_DR_BASE */
		0X0209C004 0X04 >; 	        /* GPIO1_GDIR_BASE */
};

2、編譯設備樹

使用以下命令編譯，得到 imx6ull-iot-emmc.dtb

make dtbs

 

二、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）將編譯出的 imx6ull-iot-emmc.dtb （arch/arm/boot/dts/目錄）與 zImage（arch/arm/boot/目錄）複製到 tftp 文件夾
（2）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'

（3）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'

（4）使用新的 imx6ull-alientek-emmc.dtb 啓動 Linux 內核。啓動成功以後進入/proc/device-tree/目錄中查看是否有“iotled”節點。

 

 

三、編寫驅動程序

 （1）獲取設備樹中的屬性數據（iotled 節點）

/* 1、獲取設備節點：iotled */
dtsled.nd = of_find_node_by_path("/iotled");

/* 2、獲取compatible屬性內容 */
proper = of_find_property(dtsled.nd, "compatible", NULL);

/* 3、獲取status屬性內容 */
ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);

/* 4、獲取reg屬性內容 */
ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);

 

（2）採用設備樹的地址映射對比

沒有采用設備樹時，通過 ioremap 函數來完成物理地址到虛擬地址的映射：

IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0], regdata[1]);
SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2], regdata[3]);
SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4], regdata[5]);
GPIO1_DR = ioremap(regdata[6], regdata[7]);
GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8], regdata[9]);

 採用設備樹以後就可以直接通過 of_iomap 函數來獲取內存地址所對應的虛擬地址

IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd, 0);
SW_MUX_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 1);
SW_PAD_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 2);
GPIO1_DR = of_iomap(dtsled.nd, 3);
GPIO1_GDIR = of_iomap(dtsled.nd, 4);

 

（3）詳細驅動程序

dtsled.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 <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>


#define DTSLED_CNT				1		  	/* 設備號個數 */
#define DTSLED_NAME				"dtsled"	/* 名字 */
#define LEDOFF 					0			/* 關燈 */
#define LEDON 					1			/* 開燈 */

/* 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;

/* dtsled設備結構體 */
struct dtsled_dev{
	dev_t devid;			/* 設備號 	 */
	struct cdev cdev;		/* cdev 	*/
	struct class *class;		/* 類 		*/
	struct device *device;	/* 設備 	 */
	int major;				/* 主設備號	  */
	int minor;				/* 次設備號   */
	struct device_node	*nd; /* 設備節點 */
};

struct dtsled_dev dtsled;	/* led設備 */

/*
 * @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)
{
	filp->private_data = &dtsled; /* 設置私有數據 */
	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 dtsled_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)
{
	u32 val = 0;
	int ret;
	u32 regdata[14];
	const char *str;
	struct property *proper;

	/* 獲取設備樹中的屬性數據 */
	/* 1、獲取設備節點：iotled */
	dtsled.nd = of_find_node_by_path("/iotled");
	if(dtsled.nd == NULL) {
		printk("iotled node nost find!\r\n");
		return -EINVAL;
	} else {
		printk("iotled node find!\r\n");
	}

	/* 2、獲取compatible屬性內容 */
	proper = of_find_property(dtsled.nd, "compatible", NULL);
	if(proper == NULL) {
		printk("compatible property find failed\r\n");
	} else {
		printk("compatible = %s\r\n", (char*)proper->value);
	}

	/* 3、獲取status屬性內容 */
	ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);
	if(ret < 0){
		printk("status read failed!\r\n");
	} else {
		printk("status = %s\r\n",str);
	}

	/* 4、獲取reg屬性內容 */
	ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);
	if(ret < 0) {
		printk("reg property read failed!\r\n");
	} else {
		u8 i = 0;
		printk("reg data:\r\n");
		for(i = 0; i < 10; i++)
			printk("%#X ", regdata[i]);
		printk("\r\n");
	}

	/* 初始化LED */
#if 0
	/* 1、寄存器地址映射 */
	IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0], regdata[1]);
	SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2], regdata[3]);
  	SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4], regdata[5]);
	GPIO1_DR = ioremap(regdata[6], regdata[7]);
	GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8], regdata[9]);
#else
	IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd, 0);
	SW_MUX_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 1);
  	SW_PAD_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 2);
	GPIO1_DR = of_iomap(dtsled.nd, 3);
	GPIO1_GDIR = of_iomap(dtsled.nd, 4);
#endif

	/* 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);

	/* 註冊字符設備驅動 */
	/* 1、創建設備號 */
	if (dtsled.major) {		/*  定義了設備號 */
		dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);
		register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
	} else {						/* 沒有定義設備號 */
		alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);	/* 申請設備號 */
		dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);	/* 獲取分配號的主設備號 */
		dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);	/* 獲取分配號的次設備號 */
	}
	printk("dtsled major=%d,minor=%d\r\n",dtsled.major, dtsled.minor);	
	
	/* 2、初始化cdev */
	dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
	cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);
	
	/* 3、添加一個cdev */
	cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);

	/* 4、創建類 */
	dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
	if (IS_ERR(dtsled.class)) {
		return PTR_ERR(dtsled.class);
	}

	/* 5、創建設備 */
	dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);
	if (IS_ERR(dtsled.device)) {
		return PTR_ERR(dtsled.device);
	}
	
	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 */
	cdev_del(&dtsled.cdev);/*  刪除cdev */
	unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); /* 註銷設備號 */

	device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
	class_destroy(dtsled.class);
}

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

 

 以下文件與未採用設備樹的一致：

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 := dtsled.o
 
build: kernel_modules
 
kernel_modules:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
 
clean:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

 

四、編譯

1、編譯驅動程序

make -j12

編譯成功 ：

2、編譯應用程序

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

 

五、測試：

1、將dtsled.ko和 ledApp這兩個文件拷貝到 rootfs/lib/modules 目錄
2、主板終端進入到目錄 lib/modules/4.1.15 中，輸入如下命令加載 dtsled.ko 驅動模塊：

depmod                 //第一次加載驅動的時候需要運行此命令
modprobe dtsled.ko     //加載驅動

如圖，加載驅動成功，找到了 iotled 節點，輸入各個屬性：

3、查看設備節點

ls /dev/dtsled -l

4、查看當前系統中存在的模塊

lsmod

 

5、查看當前系統中的設備

cat /proc/devices

 

6、開關 LED 燈

./ledApp /dev/dtsled 1 //打開 LED 燈

./ledApp /dev/dtsled 0 //關閉 LED 燈

./ledApp	執行應用程序
/dev/dtsled	要操作的設備
1	寫入值

7、卸載驅動

rmmod dtsled.ko