失眠网 > ＜Linux开发＞驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的LED驱动

＜Linux开发＞驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的LED驱动

时间：2023-10-07 06:50:43

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