Linux下驱动开发之二（LED驱动）-------Tiny6410

裸机下控制LED灯非常方便，只需要配置好GPIO引脚功能，然后向GPIO引脚映射的内存地址处写入数据即可，但linux下驱动就不那么简单了，需要结合字符设备驱动的架构，然后将功能实现添加进去，笔者参考linux设备驱动程序（第三版）中介绍的新的接口来实现驱动。友善之臂官网提供的源码是基于miscdevice的驱动，而且接口似乎有点老，比如在linux设备驱动程序（第三版）中强调需要使用新的内存I/O接口来访问映射内存，建议使用ioread32,iowrite32等，但是它依然使用writel，readl等函数。另外笔者使用了两种方法：一种是修改友善之臂的驱动；另一种是使用标准的字符设备驱动

第一种方法实现：

混杂设备驱动中需要实现的是填充file_operations结构，然后设置miscdevices的各个字段值，然后注册到内核即可。详细流程如下：

1.编写ioctl接口函数

2.填充file_operations结构，主要是将ioctl函数注册进去

3.填充miscdevice结构，主要是次设备号、fops和设备名称。

4.编写要提供给module_init宏使用的初始化代码，设置LED端口为输出，注册到内核

5.编写要提供给module_exit宏使用的注销代码，主要是注销掉初始化中注册到内核的miscdevice设备

6.本源码修改了arg参数的值，0表示LED1~LED4全选中，1~4分别控制对应的LED灯

详细代码如下：

/*
*	Tiny6410开发板－led驱动(linux)使用miscdevice实现
*	使用方法:
*	1.编译内核2.6.38
*	2.编写Makefile文件
*	3.编译运行
*	4.运行app/led测试(有关具体的测试细节清参考led_app.c)
*	本程序中读写GPIO使用了新的访问I/O内存的函数ioread32,iowrite32
*	Author:jefby
*	Emai:jef199006@gmail.com
*/
#include <linux/module.h>//MODULE_AUTHOR,MODULE_LICENSE
#include <linux/init.h>//module_init,module_exit
#include <linux/fs.h>//file_operations
#include <linux/miscdevice.h>//misdevice
#include <asm/io.h>//ioread32,iowrite32
#include <mach/gpio-bank-k.h>//定义了GPKCON
#include <mach/regs-gpio.h>//定义了gpio-bank-k中使用的S3C64XX_GPK_BASE
#include <mach/map.h>//定义了S3C64XX_VA_GPIO

/*设备名称*/
#define DEVICE_NAME "leds"

/*	ioctl接口函数,cmd=0,表示关闭参数arg指定的LED灯;arg的值不能大于4；
*	其中0表示所有的LED,LED1~LED4
*	1~4分别表示LED1~LED4
*	返回0或者错误-EINVAL
* */
static int s3c6410_leds_ioctl(
struct file*filp,
unsigned int cmd,
unsigned long arg
)
{
switch(cmd){
unsigned tmp;
case 0://close
case 1://open
if(arg > 4){//参数错误
return -EINVAL;
}
else if(arg == 0){//全亮或者全灭
tmp = ioread32(S3C64XX_GPKDAT);//读出LED1~LED4所在寄存器的值
tmp &= ~(0xF<<4);//打开LED1~LED4
if(cmd == 0)//若是关闭，则关闭掉LED1~LED4
tmp |= (0xF<<4);//if close,then write 0xF to GPK4~GPK7
iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKDAT);
}else{	//参数为1～4范围内
tmp = ioread32(S3C64XX_GPKDAT);
tmp &= ~(1<<(4+arg-1));//清除arg所指示的那一位值
tmp |= ((!cmd)<<(4+arg-1));//写入新值
iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKDAT);
}
return 0;
default:
return -EINVAL;
}//switch(cmd)
return 0;//应该不会执行
}

static struct file_operations dev_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.unlocked_ioctl = s3c6410_leds_ioctl,//定义的ioctl函数
};
static struct miscdevice misc  = {
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,//动态分配次设备号
.name = DEVICE_NAME,//设备名称
.fops = &dev_fops,
};

/*模块初始化*/
static int __init dev_init(void)
{
int ret;
/*
*	在设备驱动程序注册的时候初始化LED1～LED4所对应的GPIO管脚为输出
*	并关闭LED1~LED4
*/
unsigned tmp;
tmp = ioread32(S3C64XX_GPKCON);
tmp = (tmp & ~(0xFFFFU<<16)) | (0x1111U<<16);//先清除然后再设置其为输出
iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKCON);//写入GPKCON

tmp = readl(S3C64XX_GPKDAT);
tmp |= (0xF<<4);//关闭LED灯
iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKDAT);
//注册misc
ret = misc_register(&misc);
printk(DEVICE_NAME"\tinitialized.\n");

return ret;
}

static void __exit dev_exit(void)
{
//卸载
misc_deregister(&misc);
}

module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("jefby");

第2种方法使用了标准的字符设备驱动的编写方法，具体流程如下：

1.编写在file_operations中使用的ioctl和open函数，其中open函数初始化GPIO接口，ioctl函数实现LED灯的亮灭

2.填充file_operations结构

3.编写module_init宏使用的初始化代码；在这段代码中主要完成

a. 申请主设备号，默认使用动态分配的方法

b. 动态分配cdev结构，cdev表示一个字符设备

c. 初始化cdev结构

d. 注册到内核

4.编写module_exit宏使用的注销代码，主要是注销cdev结构和动态申请的主设备号

部分代码如下：

static int __init leds_init(void)
{
/*
*使用linux设备驱动中介绍的新方法来写，而不是用老的接口
*申请主设备号
*register_chrdev
*新方法:
*	0.获得一个或者多个设备编号(register_chrdev_region,或者alloc_chrdev_region)
*	1.分配cdev结构
*	2.初始化该cdev结构
*	3.注册到内核
*
*/
int result;

printk("Tiny 6410 leds module init.\n");
if(leds_major){
dev = MKDEV(leds_major,0);
result = register_chrdev_region(dev,1,"leds");
}else{
result = alloc_chrdev_region(&dev,0,1,"leds");
leds_major = MAJOR(dev);//获得主设备号
printk(KERN_ALERT "leds major = %d.\n",leds_major);
}
if(result < 0){
printk(KERN_WARNING "leds:can't get major %d\n",leds_major);
return result;
}
leds_cdev  = cdev_alloc();
leds_cdev->ops = &leds_fops;
//void cdev_init(struct cdev*cdev,struct file_operations *fops)
cdev_init(leds_cdev,&leds_fops);
//int cdev_add(struct cdev *dev,dev_t num,unsigned int count)
cdev_add(leds_cdev,dev,1);
printk("cdev add ok.\n");

return 0;
}

int leds_ioctl(
struct file * filp,
unsigned int cmd,
unsigned long arg
)
{
if(arg > 4)//确定参数必须为0，此时ON和OFF都对应的是LED1~LED4
return -EINVAL;
switch(cmd){
unsigned long tmp;
case 0:
case 1:
if(arg == 0){
tmp = ioread32(S3C64XX_GPKDAT);
tmp &= ~(0xF<<4);
if(cmd == 0)
tmp |= 0xF<<4;
iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKDAT);

}else{
tmp = ioread32(S3C64XX_GPKDAT);
tmp &= ~(0x1<<(4+arg-1));//打开arg对应的LED灯
if(cmd == 0)
tmp |= 0x1<<(4+arg-1);
iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKDAT);
}
return 0;
default:
return -EINVAL;
}
return 0;
}

编写Makefile如下：

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m := leds.o
else
KERNELDIR ?= /opt/FriendlyARM/mini6410/linux/linux-2.6.38
PWD := $(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -rf *.ko *.o *.order *~ *symvers *.mod.c
endif

完成后，接着编写应用程序测试它：

/*
*
*	控制LED的应用程序,格式 ./led arg cmd
*	arg=[0~4],cmd=[0.1]
*	cmd=0表示关闭LED，cmd=1表示打开LED
*	arg=0,全关或者全开LED灯
*	arg=1~4表示打开或关闭指定的LED灯
*	Author:jefby
*	Email:jef199006@gmail.com
*
**/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
int main(int argc, char **argv)
{
int on;
int led_no;
int fd;
/* 检查led 控制的两个参数，如果没有参数输入则退出。*/
if (argc != 3 || sscanf(argv[1], "%d", &led_no) != 1 || sscanf(argv[2],"%d", &on) != 1 ||\
on < 0 || on > 1 || led_no < 0 || led_no > 4) {
fprintf(stderr, "Usage: leds led_no 0|1\n");
exit(1);
}
/*打开/dev/leds 设备文件*/
fd = open("/dev/leds0", 0);
if (fd < 0) {
fd = open("/dev/leds", 0);
}
if (fd < 0) {
perror("open device leds");
exit(1);
}
/*通过系统调用ioctl 和输入的参数控制led*/
ioctl(fd, on, led_no);
/*关闭设备句柄*/
close(fd);
return 0;
}

编译，然后使用NFS挂载到开发板上，加载模块然后运行应用程序即可，注意标准字符设备驱动程序还需要创建设备，如下图所示：



运行led程序可以看到LED灯已经可以成功驱动了！