<Linux开发>驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的LED驱动
交叉编译环境搭建:
<Linux开发> linux开发工具-之-交叉编译环境搭建
uboot移植可参考以下:
<Linux开发> -之-系统移植 uboot移植过程详细记录(第一部分)
<Linux开发> -之-系统移植 uboot移植过程详细记录(第二部分)
<Linux开发> -之-系统移植 uboot移植过程详细记录(第三部分)(uboot移植完结)
Linux内核及设备树移植可参考以下:
<Linux开发>系统移植 -之- linux内核移植过程详细记录(第一部分)
<Linux开发>系统移植 -之- linux内核移植过程详细记录(第二部分完结)
Linux文件系统构建移植参考以下:
<Linux开发>系统移植 -之- linux构建BusyBox根文件系统及移植过程详细记录
<Linux开发>系统移植 -之-使用buildroot构建BusyBox根文件系统
Linux驱动开发参考以下:
<Linux开发>驱动开发 -之-pinctrl子系统
<Linux开发>驱动开发 -之-gpio子系统
<Linux开发>驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的LED驱动
以下实验基于上述uboot和kernel系统移植,以及buildroot构建的BusyBox根文件系统。
一、前言
本文主要讲解基于pinctrl子系统和gpio子系统的前提下,编写LED驱动,并编写测试app测试led的控制。对于led来说,是比较常用的一种设备,不管是做系统运行指示灯,还是人机交互提示灯都是常备的功能。
二、新增led设备节点
参考-pinctrl子系统和gpio子系统的讲解,可以在设备树中添加如下内容;
pinctrl节点添加如下:
路径:arch/arm/boot/dts/imx6ull-water-emmc.dtspinctrl_led: ledgrp {fsl,pins = <MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03 0x10B0>;};
可以看到pinctrl_led节点是在iomuxc节点下的。
gpio节点添加如下:
路径:arch/arm/boot/dts/imx6ull-water-emmc.dtsgpioled {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;compatible = "water-gpioled";pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;status = "okay";};
新增gpioled 节点则是在/节点下的。
添加完上述两个节点后,重新编译设备树“make dtbs”
,然后用新生成的dtb文件启动kernel,在设备的/sys/firmware/devicetree/base/目录下有如下:
新增Led节点完成,后面编写驱动和app来测试验证这个Led设备。
三、编写驱动
3.1 编写led驱动
在kernel本身就存在一些Led的驱动,我们自己的驱动也放到改目录下,这样有利于我们配置使用;
新建文件:drivers/leds/leds-water.c
在leds-water.c输入以下内容:
路径:drivers/leds/leds-water.c/***************************************************************Copyright © OneFu Co., Ltd. -. All rights reserved.文件名 : gpioled.c作者 : water版本 : V1.0描述 : 采用 pinctrl 和 gpio 子系统驱动 LED 灯。其他 : 无日志 : 初版 V1.0 /05/24 water创建***************************************************************/#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 *//** @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 = &gpioled; /* 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;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;}/** @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 gpioled_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = led_open,.read = led_read,.write = led_write,.release = led_release,};/** @description : 驱动入口函数* @param : 无* @return : 无*/static int __init water_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 cant not found!\r\n");return -EINVAL;} else {printk("gpioled node has been found!\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 water_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 */device_destroy(gpioled.class, gpioled.devid);class_destroy(gpioled.class);}module_init(water_led_init);module_exit(water_led_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("water");
3.2 添加makefile编译项
在drivers/leds/leds-water.c同级目录下找到Makefile文件,添加一下内容:
路径:drivers/leds/Makefileobj-$(CONFIG_LEDS_WATER)+= leds-water.o
在62行前面的那些,就是一些其他平台的led驱动,这里我们用我们自己写的驱动,毕竟别人的驱动对应的硬件和我们的不一样。
3.3 添加menuconfig选项
在3.2节中,我们把驱动添加进Kernel了,那怎么样才能编译这个驱动呢?我们添加的Makefile内容中有CONFIG_LEDS_WATER 这个宏,只要这个宏为true那么就会编译leds-water.o所对于的leds-water.c文件了。
在Kconfig文件末尾添加如下内容:
路径:drivers/leds/Kconfigconfig LEDS_WATERtristate "LED support for water imax6ull board"helpThis option enables support for the imax water led.
添加完上述内容保存后,就可以通过“make menuconfig
”来配置使用这个led驱动了。
3.4 使用menuconfig配置驱动
在kernel跟目录运行“make menuconfig
”后,如下步骤配置;
(1) 选择 “Device Drivers —>”
(2) 选择 “LED Support —>”
(3) 选择 “LED Support for water imax6ull board —>”
选中之后按“Y”,在行前的尖括号里会出现*,表示编译进内核;然后用键盘左右键选择"Save",保存配置;保存的路径使用默认的路径,如下,然后OK即可。
配置完驱动编译,重新编译kernel,然后使用新的kernel启动。
四、编写测试led的app
在ubuntu下新建目录:/home/water/imax/soft/led,并新建文件led_water.c,然后输入一下内容:
#include "stdio.h"#include "unistd.h"#include "sys/types.h"#include "sys/stat.h"#include "fcntl.h"#include "stdlib.h"#include "string.h"/*************************************************************** * Copyright © onefu Co., Ltd. -. All rights reserved. * 文件名 : led_water.c * 作者 : water * 版本 : V1.0 * 描述 : led 驱测试APP。 * 其他 : 使用方法:./led_water /dev/led <1>|<2>*argv[2] 0:关闭LED*argv[2] 1:打开LED* 日志 : 初版V1.0 /11/11 water创建 * ***************************************************************/ #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;//fd: 文件描述符 用以对文件操作 retvalue:存放函数操作后的返回值char *filename; //filename:文件名,有主函数参数传入赋值unsigned char databuf[1]; //定义的buf,用来读写数据用 if(argc != 3){ //判断主函数传入的函数的参数的个数printf("Error Usage!\r\n");return -1;}filename = argv[1]; //获取第1个参数,存放的是文件的路径(即要操作的设备文件路径)fd = open(filename,O_RDWR);/*打开驱动文件*/if(fd < 0){printf("Can't open file %s\r\n",filename);/*打开失败,输出提示*/return -1;}databuf[0] = atoi(argv[2]);/* 要执行的操作:打开或关闭 */retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));/*向设备驱动写入数据*/if(retvalue < 0){printf("LED Control Failed!\r\n",filename);/*写入错误输出提示*/}retvalue = close(fd); /*关闭文件*/if(retvalue < 0){printf("Can't close file %s\r\n",filename);/*关闭错误输出提示*/return -1;}return 0;}//编译指令: arm-linux-gnueabihf-gcc led_water.c -o led_water
编译app:
arm-linux-gnueabihf-gcc led_water.c -o led_water
五、运行测试
将编译生成的led_water执行文件拷贝到文件系统的/root/water_soft/led_water/目录下:
在Securecrt终端运行如下命令:
cd /root/water_soft/led_water/./led_water /dev/gpioled 1
运行之后,即可观看开发板led状态为开。
如果是./led_water /dev/gpioled 0
则led为关。
作者实际现象是正常开关的,读者可以自行测试自己的开发板。
六、总结
我们结合pinctrl子系统和gpio子系统,完成了led的驱动开发,后面我们会接着开发beep蜂鸣器的驱动,其原理与led是一样的,都是通过控制gpio引脚输出高低电平来控制设备的。
先通过控制简单的led、beep等设备,熟悉掌握pinctrl子系统和gpio子系统,后面我们在深入开发比较复杂的驱动。
一步一脚印,法路自然成。
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