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:
descriptor-based | legacy |
---|---|
获得GPIO | |
gpiod_get | gpio_request |
gpiod_get_index | |
gpiod_get_array | gpio_request_array |
devm_gpiod_get | |
devm_gpiod_get_index | |
devm_gpiod_get_array | |
设置方向 | |
gpiod_direction_input | gpio_direction_input |
gpiod_direction_output | gpio_direction_output |
读值、写值 | |
gpiod_get_value | gpio_get_value |
gpiod_set_value | gpio_set_value |
释放GPIO | |
gpio_free | gpio_free |
gpiod_put | gpio_free_array |
gpiod_put_array | |
devm_gpiod_put | |
devm_gpiod_put_array |
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 "asm-generic/errno-base.h"
#include "asm-generic/gpio.h"
#include "asm/uaccess.h"
#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>
#include <linux/timer.h>
struct gpio_desc{
int gpio;
int irq;
char *name;
int key;
struct timer_list key_timer;
} ;
static struct gpio_desc gpios[2] = {
{131, 0, "led0", },
//{132, 0, "led1", },
};
/* 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)
{
char tmp_buf[2];
int err;
int count = sizeof(gpios)/sizeof(gpios[0]);
if (size != 2)
return -EINVAL;
err = copy_from_user(tmp_buf, buf, 1);
if (tmp_buf[0] >= count)
return -EINVAL;
tmp_buf[1] = gpio_get_value(gpios[tmp_buf[0]].gpio);
err = copy_to_user(buf, tmp_buf, 2);
return 2;
}
static ssize_t gpio_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
unsigned char ker_buf[2];
int err;
if (size != 2)
return -EINVAL;
err = copy_from_user(ker_buf, buf, size);
if (ker_buf[0] >= sizeof(gpios)/sizeof(gpios[0]))
return -EINVAL;
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 gpio_key_drv = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = gpio_drv_read,
.write = gpio_drv_write,
};
/* 在入口函数 */
static int __init gpio_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 as output */
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, "100ask_led", &gpio_key_drv); /* /dev/gpio_desc */
gpio_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_led_class");
if (IS_ERR(gpio_class)) {
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
unregister_chrdev(major, "100ask_led_class");
return PTR_ERR(gpio_class);
}
device_create(gpio_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "100ask_led"); /*/dev/100ask_led */
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 gpio_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, "100ask_led");
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(gpio_drv_init);
module_exit(gpio_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
应用层代码:led_test.c
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>
static int fd;
//int led_on(int which);
//int led_off(int which);
//int led_status(int which);
/*
* ./led_test <0|1|2|..> on
* ./led_test <0|1|2|..> off
* ./led_test <0|1|2|..>
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int ret;
char buf[2];
int i;
/* 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("/dev/100ask_led", O_RDWR);
if (fd == -1)
{
printf("can not open file /dev/100ask_led\n");
return -1;
}
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
{
buf[0] = strtol(argv[1], NULL, 0);
ret = read(fd, buf, 2);
if (ret == 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: