ARM Linux 驱动开发篇---新版led驱动实验程序编写-- Ubuntu20.04

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目录

前言

一、硬件原理图分析（看过之前的博客可忽略）

二、程序编写

三、编写测试app

四、运行测试

4.1编译驱动程序和测试 APP

4.2编译测试 APP

4.3、运行测试

总结

前言

上两期博客我们介绍了科学的设备号分配 + cdev 结构体（字符设备注册方法），以及基于 mdev 机制实现设备节点自动创建，利用私有数据结构体管理设备属性，这一期博客我们就基于上两期的博客正式来编写一下新的led驱动实验程序。

一、硬件原理图分析（看过之前的博客可忽略）

首先咱们看看硬件原理情况，原理图如下：

从图中可以看出，LED0 接到了 GPIO_3 上，GPIO_3 就是 GPIO1_IO03，当 GPIO1_IO03 输出低电平 (0) 的时候发光二极管 LED0 就会导通点亮，当 GPIO1_IO03 输出高电平 (1) 的时候发光二极管 LED0 不会导通，因此 LED0 也就不会点亮。所以 LED0 的亮灭取决于 GPIO1_IO03 的输出电平，输出 0 就亮，输出 1 就灭。

二、程序编写

新建名为“
3_newchrled
”文件夹，然后在
3_newchrled
文件夹里面创建
vscode 工程工程创建好以后新建
newchrled.c
文件，在
newchrled.c
里面输入如下内容：

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

/***************************************************************
文件名: newchrled.c
版本 : V1.0
描述 : LED驱动文件。
其他 : 无
***************************************************************/
#define NEWCHRLED_CNT1 /* 设备号个数 */
#define NEWCHRLED_NAME"newchrled"/* 名字 */
#define LEDOFF 0/* 关灯 */
#define LEDON 1/* 开灯 */

/* 寄存器物理地址 */
#define CCM_CCGR1_BASE(0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE(0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE(0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE(0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE(0X0209C004)

/* 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;

/* newchrled设备结构体 */
struct newchrled_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 newchrled_dev newchrled;/* 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 = &newchrled; /* 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 newchrled_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;

/* 初始化LED */
/* 1、寄存器地址映射 */
IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);
SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);
SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);
GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);
GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);

/* 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 (newchrled.major) {/* 定义了设备号 */
newchrled.devid = MKDEV(newchrled.major, 0);
register_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME);
} else {/* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&newchrled.devid, 0, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME);/* 申请设备号 */
newchrled.major = MAJOR(newchrled.devid);/* 获取分配号的主设备号 */
newchrled.minor = MINOR(newchrled.devid);/* 获取分配号的次设备号 */
}
printk("newcheled major=%d,minor=%d\\r\\n",newchrled.major, newchrled.minor);

/* 2、初始化cdev */
newchrled.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&newchrled.cdev, &newchrled_fops);

/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&newchrled.cdev, newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);

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

/* 5、创建设备 */
newchrled.device = device_create(newchrled.class, NULL, newchrled.devid, NULL, NEWCHRLED_NAME);
if (IS_ERR(newchrled.device)) {
return PTR_ERR(newchrled.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(&newchrled.cdev);/* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT); /* 注销设备号 */

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

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

三、编写测试app

创建ledApp.c文件，输入以下代码：

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名: ledApp.c
版本 : V1.0
描述 :led驱测试APP。
其他 : 无
使用方法 ：./ledtest /dev/led 0 关闭LED
./ledtest /dev/led 1 打开LED
***************************************************************/

#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;
}

四、运行测试

4.1编译驱动程序和测试 APP

KERNELDIR := /home/duan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.1_ga_alientek_v2.2
CURRENT_PATH := $(shell pwd)

obj-m := newchrled.o

build: kernel_modules

kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(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“newchrled.ko”的驱动模块文件。

4.2编译测试 APP

输入如下命令编译测试 ledApp.c 这个测试程序：

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

编译成功以后就会生成 ledApp 这个应用程序。

4.3、运行测试

将上一小节编译出来的 newchrled.ko 和 ledApp 这两个文件拷贝到 rootfs/lib/modules/4.1.15

目录中，重启开发板，进入到目录 lib/modules/4.1.15 中，输入如下命令加载 newchrled.ko 驱动

模块：

sudo cp newchrled.ko /home/duan/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -f
sudo cp ledApp /home/duan/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -f

如下图所示：

拷贝完之后，便输入如下命令加载 led.ko 驱动文件：

modprobe newchrled.ko //加载驱动

驱动加载成功以后会输出申请到的主设备号和次设备号，如下图
所示：

从图
42.6.2.1
可以看出，申请到的主设备号为
248
，次设备号为
0
。驱动加载成功以后会自动在/dev
目录下创建设备节点文件
/dev/newchrdev
，输入如下命令查看
/dev/newchrdev
这个设备

节点文件是否存在：

ls /dev/newchrled -l

上图中可以看出，
/dev/newchrled
这个设备文件存在，而且主设备号为
248
，此设备号为 0
，说明设备节点文件创建成功。

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/newchrled 1

输入上述命令以后观察
I.MX6U-ALPHA
开发板上的红色
LED
灯是否点亮，如果点亮的话说明驱动工作正常。（博主这里是正常的）

在输入如下命令关闭 LED
灯：

./ledApp /dev/newchrled 0

输入上述命令以后观察 I.MX6U-ALPHA 开发板上的红色 LED 灯是否熄灭。

如果要卸载驱 动的话输入如下命令即可：

rmmod newchrled.ko

总结

这一期博客我们就基于上两期的博客正式完成了新的led驱动实验程序。