gpio 子系统驱动LED

news2024/11/25 22:37:45

gpio 子系统 API 函数

1、gpio_request 函数

gpio_request 函数用于申请一个 GPIO 管脚，在使用一个 GPIO 之前一定要使用 gpio_request 进行申请，函数原型如下：

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)

/*

函数参数和返回值含义如下：
gpio：要申请的 gpio 标号，使用 of_get_named_gpio 函数从设备树获取指定 GPIO 属性信
息，此函数会返回这个 GPIO 的标号。
label：给 gpio 设置个名字。
返回值：0，申请成功；其他值，申请失败。
*/

2、gpio_free 函数

如果不使用某个 GPIO 了，那么就可以调用 gpio_free 函数进行释放。函数原型如下：

void gpio_free(unsigned gpio)

/*
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要释放的 gpio 标号。
返回值：无。
*/

3、gpio_direction_input 函数

此函数用于设置某个 GPIO 为输入，函数原型如下所示：

int gpio_direction_input(unsigned gpio)
/*
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要设置为输入的 GPIO 标号。
返回值：0，设置成功；负值，设置失败。
*/

4、gpio_direction_output 函数

此函数用于设置某个 GPIO 为输出，并且设置默认输出值，函数原型如下：

int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)

/*
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要设置为输出的 GPIO 标号。
value：GPIO 默认输出值。
返回值：0，设置成功；负值，设置失败。
*/

5、gpio_get_value 函数

此函数用于获取某个 GPIO 的值(0 或 1)，此函数是个宏，定义所示：

#define gpio_get_value __gpio_get_value
int __gpio_get_value(unsigned gpio)

/*
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要获取的 GPIO 标号。
返回值：非负值，得到的 GPIO 值；负值，获取失败。
*/

6、gpio_set_value 函数

此函数用于设置某个 GPIO 的值，此函数是个宏，定义如下

#define gpio_set_value __gpio_set_value
void __gpio_set_value(unsigned gpio, int value)

/*
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要设置的 GPIO 标号。
value：要设置的值。
返回值：无
关于 gpio 子系统常用的 API 函数就讲这些，这些是我们用的最多的。
*/

2、与 gpio 相关的 OF 函数

在驱动程序中需要读取 gpio 属性内容，Linux 内核提供了几个与 GPIO 有关 的 OF 函数，常用的几个 OF 函数如下所示：

1、of_gpio_named_count 函数

of_gpio_named_count 函数用于获取设备树某个属性里面定义了几个 GPIO 信息，要注意的 是空的 GPIO 信息也会被统计到

int of_gpio_named_count(struct device_node *np, const char *propname)

/*
函数参数和返回值含义如下：
np：设备节点。
propname：要统计的 GPIO 属性。
返回值：正值，统计到的 GPIO 数量；负值，失败。
*/

2、of_gpio_count 函数

和t of_gpio_named_coun 函数一样，但是不同的地方在于，此函数统计的是“gpios”这个属 性的 GPIO 数量，而 of_gpio_named_count 函数可以统计任意属性的 GPIO 信息，函数原型如下 所示：

int of_gpio_count(struct device_node *np)

/*
函数参数和返回值含义如下：
np：设备节点。
返回值：正值，统计到的 GPIO 数量；负值，失败。
*/

3、of_get_named_gpio 函数

此函数获取 GPIO 编号，因为 Linux 内核中关于 GPIO 的 API 函数都要使用 GPIO 编号， 此函数会将设备树中类似的属性信息转换为对应的 GPIO 编 号，此函数在驱动中使用很频繁！函数原型如下：

int of_get_named_gpio(struct device_node *np,const char *propname, int index)

/*

函数参数和返回值含义如下：
np：设备节点。
propname：包含要获取 GPIO 信息的属性名。
index：GPIO 索引，因为一个属性里面可能包含多个 GPIO，此参数指定要获取哪个 GPIO
的编号，如果只有一个 GPIO 信息的话此参数为 0。
返回值：正值，获取到的 GPIO 编号；负值，失败。
*/

实验程序编写

LED 灯驱动程序编写

#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 <linux/of_gpio.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>


#define GPIOLED_CNT			1		  	/* 设备号个数 */
#define GPIOLED_NAME		"gpioled"	/* 名字 */
#define LEDOFF 				0			/* 关灯 */
#define LEDON 				1			/* 开灯 */

/* gpioled设备结构体 */
struct gpioled_dev{
	dev_t devid;			/* 设备号 	 */
	struct cdev cdev;		/* cdev 	*/
	struct class *class;	/* 类 		*/
	struct device *device;	/* 设备 	 */
	int major;				/* 主设备号	  */
	int minor;				/* 次设备号   */
	struct device_node	*nd; /* 设备节点 */
	int led_gpio;			/* led所使用的GPIO编号		*/
};

struct gpioled_dev gpioled;	/* led设备 */


static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	filp->private_data = &gpioled; /* 设置私有数据 */
	return 0;
}


static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	return 0;
}


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;
	struct gpioled_dev *dev = filp->private_data;

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

	ledstat = databuf[0];		/* 获取状态值 */

	if(ledstat == LEDON) {	
		gpio_set_value(dev->led_gpio, 0);	/* 打开LED灯 */
	} else if(ledstat == LEDOFF) {
		gpio_set_value(dev->led_gpio, 1);	/* 关闭LED灯 */
	}
	return 0;
}


static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	return 0;
}

/* 设备操作函数 */
static struct file_operations gpioled_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = led_open,
	.read = led_read,
	.write = led_write,
	.release = 	led_release,
};

/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static int __init led_init(void)
{
	int ret = 0;

	/* 设置LED所使用的GPIO */
	/* 1、获取设备节点：gpioled */
	gpioled.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
	if(gpioled.nd == NULL) {
		printk("gpioled node not find!\r\n");
		return -EINVAL;
	} else {
		printk("gpioled node find!\r\n");
	}

	/* 2、 获取设备树中的gpio属性，得到LED所使用的LED编号 */
	gpioled.led_gpio = of_get_named_gpio(gpioled.nd, "led-gpio", 0);
	if(gpioled.led_gpio < 0) {
		printk("can't get led-gpio");
		return -EINVAL;
	}
	printk("led-gpio num = %d\r\n", gpioled.led_gpio);

	/* 3、设置GPIO1_IO03为输出，并且输出高电平，默认关闭LED灯 */
	ret = gpio_direction_output(gpioled.led_gpio, 1);
	if(ret < 0) {
		printk("can't set gpio!\r\n");
	}

	/* 注册字符设备驱动 */
	/* 1、创建设备号 */
	if (gpioled.major) {		/*  定义了设备号 */
		gpioled.devid = MKDEV(gpioled.major, 0);
		register_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME);
	} else {						/* 没有定义设备号 */
		alloc_chrdev_region(&gpioled.devid, 0, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME);	/* 申请设备号 */
		gpioled.major = MAJOR(gpioled.devid);	/* 获取分配号的主设备号 */
		gpioled.minor = MINOR(gpioled.devid);	/* 获取分配号的次设备号 */
	}
	printk("gpioled major=%d,minor=%d\r\n",gpioled.major, gpioled.minor);	
	
	/* 2、初始化cdev */
	gpioled.cdev.owner = THIS_MODULE;
	cdev_init(&gpioled.cdev, &gpioled_fops);
	
	/* 3、添加一个cdev */
	cdev_add(&gpioled.cdev, gpioled.devid, GPIOLED_CNT);

	/* 4、创建类 */
	gpioled.class = class_create(THIS_MODULE, GPIOLED_NAME);
	if (IS_ERR(gpioled.class)) {
		return PTR_ERR(gpioled.class);
	}

	/* 5、创建设备 */
	gpioled.device = device_create(gpioled.class, NULL, gpioled.devid, NULL, GPIOLED_NAME);
	if (IS_ERR(gpioled.device)) {
		return PTR_ERR(gpioled.device);
	}
	return 0;
}

/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static void __exit led_exit(void)
{
	/* 注销字符设备驱动 */
	cdev_del(&gpioled.cdev);/*  删除cdev */
	unregister_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT); /* 注销设备号 */

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

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

编写测试 APP

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

#define LEDOFF 0 
#define LEDON  1

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];
   fd = open(filename,O_RDWR);
   if(fd < 0)
   {
      printf("open failed\r\n");
      return -1;
   }
   
   databuf[0] = atoi(argv[2]);   //将字符转换为数字
   retvalue = write(fd,databuf,1);
   if (retvalue < 0)
    {
      printf("LED Control failed!\r\n");
      close(fd);
      return -1;   
    }


    close(fd);
    return 0;
}

运行测试

进入到目录 lib/modules/4.1.15 中，输入如下命令加载 gpioled.ko 驱动模块：

depmod     //第一次加载驱动的时候需要运行此命令

modprobe gpioled.ko   //加载驱动

 

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