嵌入式Linux应用开发-基础知识-第七章 具体单板的 LED驱动程序
- 第七章 具体单板的 LED 驱动程序
- 7.1 怎么写 LED 驱动程序？
- 7.2 AM335X的 LED驱动程序
- 7.2.1 原理图 XXXXXX_AM335X开发板结构为：
- 7.2.2 所涉及的寄存器操作
- 7.2.3 写程序
- 7.2.4 配置内核去掉原有 LED驱动
- 7.2.5 课后作业
第七章 具体单板的 LED 驱动程序
我们选用的内核都是 4.x 版本，操作都是类似的：
rk3399 linux 4.4.154
rk3288 linux 4.4.154
imx6ul linux 4.9.88
am3358 linux 4.9.168
录制视频时，我的 source insight 里总是使用某个版本的内核。这没有关系，驱动程序中调用的内核
函数，在这些 4.x 版本的内核里都是一样的。
7.1 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。
ioremap 函数的使用：
① 函数原型：
使用时，要包含头文件：
#include <asm/io.h>
② 它的作用： 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： a. phys_addr按页取整，得到地址 0x10000 b. size按页取整，得到 4096 c. 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 d. 那么 phys_addr = 0x10002对应的 virt_addr = 0xf0010002
③ 不再使用该段虚拟地址时，要 iounmap(virt_addr)：
void iounmap(volatile void __iomem *cookie)
volatile的使用：
① 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;
② 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
③ 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
7.2 AM335X的 LED驱动程序
7.2.1 原理图 XXXXXX_AM335X开发板结构为：
底板+核心板，其中一个 LED原理图如下：
它使用 GPIO1_16这个引脚，当它输出低电平时，LED被点亮；当它输出高电平时，LED被熄灭。
7.2.2 所涉及的寄存器操作
a. 使能 GPIO1
/* set PRCM to enalbe GPIO1
* set CM_PER_GPIO1_CLKCTRL (0x44E00000 + 0xAC)
* * val: (1<<18) | 0x2
* */
b. 设置 GPIO1_16的功能，
让它工作于 GPIO模式 根据原理图可以找到 GPIO1_16这个引脚接到 AM3358的 R13引脚，根据下图知道 pin name为 GPMC_A0，并且知道要设置这个引脚为 Mode 7。
在芯片手册中搜“conf_gpmc_a0”，可得：
/* set Control Module to set GPIO1_16 (R13) used as GPIO
* conf_gpmc_a0 as mode 7
* * addr : 0x44E10000 + 0x840
* * val : 7
* */
c. 设置 GPIO1_16的方向，让它作为输出引脚
/* set GPIO1's registers , to set GPIO1_16'S dir (output)
* GPIO_OE
* * addr : 0x4804C000 + 0x134
* * clear bit 16
* */
d. 设置 GPIO1_16的数据，让它输出高电平 AM335X芯片支持 set-and-clear protocol，设置 GPIO_SETDATAOUT的 bit 16为 1即可让引脚输出 1：
/* set GPIO1_16's registers , to output 1
* GPIO_SETDATAOUT
* addr : 0x4804C000 + 0x194
*/
e. 清除 GPIO1_16的数据，让它输出低电平 AM335X芯片支持 set-and-clear protocol，设置 GPIO_CLEARDATAOUT的 bit 16为 1即可让引脚输出0：
/* set GPIO1_16's registers , to output 0
* GPIO_CLEARDATAOUT
* addr : 0x4804C000 + 0x190
*/
7.2.3 写程序
使用 GIT下载所有源码后，本节源码位于如下目录：
01_all_series_quickstart\
05_嵌入式 Linux驱动开发基础知识\source\02_led_drv\
02_led_drv_for_boards\am335x_src_bin
硬件相关的文件是 board_am335x.c，其他文件跟 LED框架驱动程序完全一样。 它首先构造了一个 led_operations结构体，用来表示 LED的硬件操作：
100 static struct led_operations board_demo_led_opr = {
101 .num = 1,
102 .init = board_demo_led_init,
103 .ctl = board_demo_led_ctl,
104 };
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。 值得关注的是第 33～37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。
19 #include "led_opr.h"
20
21 static volatile unsigned int *CM_PER_GPIO1_CLKCTRL;
22 static volatile unsigned int *conf_gpmc_a0;
23 static volatile unsigned int *GPIO1_OE;
24 static volatile unsigned int *GPIO1_CLEARDATAOUT;
25 static volatile unsigned int *GPIO1_SETDATAOUT;
26
27 static int board_demo_led_init (int which) /* 初始化 LED, which-哪个 LED */
28 {
29 if (which == 0)
30 {
31 if (!CM_PER_GPIO1_CLKCTRL)
32 {
33 CM_PER_GPIO1_CLKCTRL = ioremap(0x44E00000 + 0xAC, 4);
34 conf_gpmc_a0 = ioremap(0x44E10000 + 0x840, 4);
35 GPIO1_OE = ioremap(0x4804C000 + 0x134, 4);
36 GPIO1_CLEARDATAOUT = ioremap(0x4804C000 + 0x190, 4);
37 GPIO1_SETDATAOUT = ioremap(0x4804C000 + 0x194, 4);
38 }
39
40 //printk("%s %s line %d, led %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which);
41 /* a. 使能 GPIO1
42 * set PRCM to enalbe GPIO1
43 * set CM_PER_GPIO1_CLKCTRL (0x44E00000 + 0xAC)
44 * val: (1<<18) | 0x2
45 */
46 *CM_PER_GPIO1_CLKCTRL = (1<<18) | 0x2;
47
48 /* b. 设置 GPIO1_16的功能，让它工作于 GPIO模式
49 * set Control Module to set GPIO1_16 (R13) used as GPIO
50 * conf_gpmc_ad0 as mode 7
51 * addr : 0x44E10000 + 0x800
52 * val : 7
53 */
54 *conf_gpmc_a0 = 7;
55
56 /* c. 设置 GPIO1_16的方向，让它作为输出引脚
57 * set GPIO1's registers , to set GPIO1_16'S dir (output)
58 * GPIO_OE
59 * addr : 0x4804C000 + 0x134
60 * clear bit 16 61 */
62
63 *GPIO1_OE &= ~(1<<16);
64 }
65
66 return 0;
67 }
68
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：
69 static int board_demo_led_ctl (int which, char status) /* 控制 LED, which-哪个 LED, status:1-亮,0-灭 */
70 {
71 //printk("%s %s line %d, led %d, %s\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which, status ? "on" : "off");
72
73 if (which == 0)
74 {
75 if (status) /* on: output 0 */
76 {
77 /* e. 清除 GPIO1_16的数据，让它输出低电平
78 * AM335X芯片支持 set-and-clear protocol，设置 GPIO_CLEARDATAOUT的 bit 16为 1即可让引脚输出 0：
79 * set GPIO1_16's registers , to output 0
80 * GPIO_CLEARDATAOUT
81 * addr : 0x4804C000 + 0x190
82 */
83 *GPIO1_CLEARDATAOUT = (1<<16);
84 }
85 else
86 {
87 /* d. 设置 GPIO1_16的数据，让它输出高电平
88 * AM335X芯片支持 set-and-clear protocol，设置 GPIO_SETDATAOUT的 bit 16为1即可让引脚输出 1：
89 * set GPIO1_16's registers , to output 1
90 * GPIO_SETDATAOUT
91 * addr : 0x4804C000 + 0x194
92 */
93 *GPIO1_SETDATAOUT = (1<<16);
94 }
95 }
96
97 return 0;
98 }
99
下面的 get_board_led_opr函数供上层调用，给上层提供 led_operations结构体：
106 struct led_operations *get_board_led_opr(void)
107 {
108 return &board_demo_led_opr;
109 }
110
7.2.4 配置内核去掉原有 LED驱动
不需要重新配置内核，只需要在开发板上执行以下 3条命令关闭内核对 LED的使用即可：
# echo none > /sys/class/leds/am335x:green:cpu0/trigger
# echo none > /sys/class/leds/am335x:green:mmc0/trigger
# echo none > /sys/class/leds/am335x:green:nand/trigger
然后就可以去安装驱动程序，执行测试程序了，操作过程跟 LED框架驱动程序的测试是一样的。
7.2.5 课后作业
a. 在 board_am335x.c里有 ioremap，什么时候执行 iounmap？请完善程序
b. 视频里我们只实现了点一个 LED，请修改代码实现操作 4个 LED
