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linux驱动开发 - 06_设备树下的 LED 驱动

网友: 文章列表 2024-03-21 23:50:50

linux驱动开发 - 06_设备树下的 LED 驱动

文章目录

      • 1 修改设备树文件
      • 2 驱动程序编写
      • 3 编写测试 APP
      • 4 编译驱动程序和测试 APP
        • 1、编译驱动程序
        • 2、编译测试 APP
      • 5运行测试

使用设备树来向 Linux 内核传递相关的寄存器物理地址， Linux 驱动文件从 OF函数从设备树中获取所需的属性值，然后使用获取到的属性值来初始化相关的 IO。

1 修改设备树文件

在根节点“/”下创建一个名为“alphaled”的子节点，打开 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件，在根节点“/”最后面输入如下所示内容：

	alphaled {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;compatible = "atkalpha-led";status = "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 */};
  • 第 2、 3 行，属性#address-cells 和#size-cells 都为 1，表示 reg 属性中起始地址占用一个字长(cell)，地址长度也占用一个字长(cell)。
  • 第 4 行，属性 compatbile 设置 alphaled 节点兼容性为“atkalpha-led”。
  • 第 5 行，属性 status 设置状态为“okay”。
  • 第 6~10 行， reg 属性，非常重要！ reg 属性设置了驱动里面所要使用的寄存器物理地址，比如第 6 行的“0X020C406C 0X04”表示 I.MX6ULL 的 CCM_CCGR1 寄存器，其中寄存器首地址为 0X020C406C，长度为 4 个字节。

设备树修改完成以后输入如下命令重新编译一下 imx6ull-alientek-emmc.dts：

make dtbs

编译完成以后得到 imx6ull-alientek-emmc.dtb，使用新的 imx6ull-alientek-emmc.dtb 启动Linux 内核。

Linux 启动成功以后进入到/proc/device-tree/目录中查看是否有“alphaled”这个节点

/ # cd /proc/device-tree/
/sys/firmware/devicetree/base # ls
#address-cells                 interrupt-controller@00a01000
#size-cells                    key
aliases                        memory
alphaled                       model
backlight                      name
beep                           pxp_v4l2
chosen                         regulators
clocks                         reserved-memory
compatible                     sii902x-reset
cpus                           soc
dtsleds                        sound
gpio-keys                      spi4
gpioled

可以进入到中的 alphaled 目录中，查看一下都有哪些属性文件

/sys/firmware/devicetree/base/alphaled # ls
#address-cells  compatible      reg
#size-cells     name            status

查看一下 compatible、 status 等属性值是否和我们设置的一致

2 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 <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>#define DTSLED_CNT			1		  	/* 设备号个数 */
#define DTSLED_NAME			"dtsled"	/* 名字 */
#define LEDOFF 					0			/* 关灯 */
#define LEDON 					1			/* 开灯 *//* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
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设备结构体 */
struct dtsled_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 */
};struct dtsled_dev dtsled;	/* led设备 *// @description		: LED打开/关闭* @param - sta 	: LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED* @return 			: 无*/
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		: 打开设备* @param - inode 	: 传递给驱动的inode* @param - filp 	: 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量* 					  一般在open的时候将private_data指向设备结构体。* @return 			: 0 成功;其他 失败*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{filp->private_data = &dtsled; /* 设置私有数据 */return 0;
}/ @description		: 从设备读取数据 * @param - filp 	: 要打开的设备文件(文件描述符)* @param - buf 	: 返回给用户空间的数据缓冲区* @param - cnt 	: 要读取的数据长度* @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移* @return 			: 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败*/
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}/ @description		: 向设备写数据 * @param - filp 	: 设备文件，表示打开的文件描述符* @param - buf 	: 要写给设备写入的数据* @param - cnt 	: 要写入的数据长度* @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移* @return 			: 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败*/
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];		/* 获取状态值 */if(ledstat == LEDON) {	led_switch(LEDON);		/* 打开LED灯 */} else if(ledstat == LEDOFF) {led_switch(LEDOFF);	/* 关闭LED灯 */}return 0;
}/ @description		: 关闭/释放设备* @param - filp 	: 要关闭的设备文件(文件描述符)* @return 			: 0 成功;其他 失败*/
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}/* 设备操作函数 */
static struct file_operations dtsled_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)
{u32 val = 0;int ret;u32 regdata[14];const char *str;struct property *proper;/* 获取设备树中的属性数据 *//* 1、获取设备节点：alphaled */dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled");if(dtsled.nd == NULL) {printk("alphaled node nost find!\\r\\n");return -EINVAL;} else {printk("alphaled node find!\\r\\n");}/* 2、获取compatible属性内容 */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、获取status属性内容 */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、获取reg属性内容 */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]);
#elseIMX6U_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时钟 */val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);val &= ~(3 << 26);	/* 清楚以前的设置 */val |= (3 << 26);	/* 设置新值 */writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);/* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为*    GPIO1_IO03，最后设置IO属性。*/writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性*bit 16:0 HYS关闭*bit [15:14]: 00 默认下拉*bit [13]: 0 kepper功能*bit [12]: 1 pull/keeper使能*bit [11]: 0 关闭开路输出*bit [7:6]: 10 速度100Mhz*bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力*bit [0]: 0 低转换率*/writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);/* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */val = readl(GPIO1_GDIR);val &= ~(1 << 3);	/* 清除以前的设置 */val |= (1 << 3);	/* 设置为输出 */writel(val, GPIO1_GDIR);/* 5、默认关闭LED */val = readl(GPIO1_DR);val |= (1 << 3);	writel(val, GPIO1_DR);/* 注册字符设备驱动 *//* 1、创建设备号 */if (dtsled.major) {		/*  定义了设备号 */dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);} else {						/* 没有定义设备号 */alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);	/* 申请设备号 */dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);	/* 获取分配号的主设备号 */dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);	/* 获取分配号的次设备号 */}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、添加一个cdev */cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);/* 4、创建类 */dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);if (IS_ERR(dtsled.class)) {return PTR_ERR(dtsled.class);}/* 5、创建设备 */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	: 驱动出口函数* @param 		: 无* @return 		: 无*/
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);/* 注销字符设备驱动 */cdev_del(&dtsled.cdev);/*  删除cdev */unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); /* 注销设备号 */device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);class_destroy(dtsled.class);
}module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

  • 在设备结构体 dtsled_dev 中添加了成员变量 nd， nd 是 device_node 结构体类型指针，表示设备节点。要读取设备树某个节点的属性值，首先要先得到这个节点，一般在设备结构体中添加 device_node 指针变量来存放这个节点。

  • 通过 of_find_node_by_path 函数得到 alphaled 节点，后续其他的 OF 函数要使用 device_node。

  • 通过 of_find_property 函数获取 alphaled 节点的 compatible 属性，返回值为property 结构体类型指针变量， property 的成员变量 value 表示属性值。

  • 通过 of_property_read_string 函数获取 alphaled 节点的 status 属性值。

  • 通过 of_property_read_u32_array 函数获取 alphaled 节点的 reg 属性所有值，并且将获取到的值都存放到 regdata 数组中。

  • 使用 of_iomap 函数一次性完成读取 reg 属性以及内存映射， of_iomap 函数是设备树推荐使用的 OF 函数。

3 编写测试 APP

编写测试 APP， led 驱动加载成功以后手动创建/dev/led 节点，应用 APP 通过操作/dev/led文件来完成对 LED 设备的控制。向/dev/led 文件写 0 表示关闭 LED 灯，写 1 表示打开 LED 灯。新建 ledApp.c 文件

#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数组元素个数* @param - argv 	: 具体参数* @return 			: 0 成功;其他 失败*/
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];/* 打开led驱动 */fd = open(filename, O_RDWR);if(fd < 0){printf("file %s open failed!\\r\\n", argv[1]);return -1;}databuf[0] = atoi(argv[2]);	/* 要执行的操作：打开或关闭 *//* 向/dev/led文件写入数据 */retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));if(retvalue < 0){printf("LED Control Failed!\\r\\n");close(fd);return -1;}retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */if(retvalue < 0){printf("file %s close failed!\\r\\n", argv[1]);return -1;}return 0;
}

4 编译驱动程序和测试 APP

1、编译驱动程序

编写 Makefile 文件

KERNELDIR := /home/kaka/linux/IMX6ULL/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
CURRENT_PATH := $(shell pwd)obj-m := dtsled.obuild: kernel_moduleskernel_modules:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modulesclean:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

输入如下命令编译出驱动模块文件：

make -j32

编译成功以后就会生成一个名为“dtsled.ko ”的驱动模块文件。

2、编译测试 APP

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

5运行测试

将编译出来的led.ko和ledApp这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中 ，输入如下命令加载 led.ko 驱动模块：

depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe dtsled.ko //加载驱动

驱动加载成功以后会在终端中输出一些信息

/lib/modules/4.1.15 # modprobe dtsled.ko
alphaled node find!
compatible = atkalpha-led
status = okay
reg data:
0X20C406C 0X4 0X20E0068 0X4 0X20E02F4 0X4 0X209C000 0X4 0X209C004 0X4
dtsled major=249,minor=0

可以看出， alpahled 这个节点找到了，并且 compatible 属性值为“atkalpha-led”，status 属性值为“okay”， reg 属性的值为“0X20C406C 0X4 0X20E0068 0X4 0X20E02F4 0X4 0X209C000 0X4 0X209C004 0X4”，这些都和我们设置的设备树一致。

驱动节点创建成功以后就可以使用 ledApp 软件来测试驱动是否工作正常，输入如下命令打开 LED 灯：

./ledApp /dev/led 1 //打开 LED 灯

如果点亮的话 说明驱动工作正常。在输入如下命令关闭 LED 灯：

./ledApp /dev/led 0 //关闭 LED 灯

卸载驱动的话输入如下命令即可：

rmmod dtsled.ko
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