实验设计
-
App应用程序调用poll函数检测 /dev/dtsled 设备文件的可写事件
无可写事件,进程一直休眠(poll)
有可写事件,写入字符 ‘1’,点亮led -
file_operations->poll:
监视write_data全局变量值
值为0,无事件发生
值为1,返回可写事件 -
指定唤醒App进程的等待队列头
poll_wait(唤醒操作) -
file_operations->write:判断write_data全局变量值
- 值为0,点亮rgb红灯
- 值为1,唤醒poll函数引起休眠的App进程
实验操作
-
后台执行App应用程序,往设备文件写入字符’0’
./App 0&设备文件没有可写事件产生,poll函数使当前App进程休眠
-
借助‘echo’应用程序,往设备文件写入字符’1’
sudo sh -c "echo '1'>/dev/rgb_led"唤醒之前休眠的App应用程序
实验现象
- 设备文件产生可写事件
- App应用程序写入字符’0’
- rgb红灯被点亮
源文件
1、驱动源文件
#include<linux/module.h>
#include<linux/kernel.h>
#include<linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include<linux/slab.h>
#include<linux/io.h>
#include<linux/uaccess.h>
#include<linux/cdev.h>
#include<linux/device.h>
#include<linux/of.h>
#include<linux/of_address.h>
#include<linux/of_irq.h>
#include<linux/gpio.h>
#include<linux/of_gpio.h>
#include<linux/atomic.h>
#include<linux/timer.h>
#include<linux/jiffies.h>
#include<linux/interrupt.h>
#include<linux/wait.h>
#include<linux/ide.h>
#include <linux/poll.h>
#define DTSLED_NAME "dtsled"
#define LED_OFF 0
#define LED_ON 1
// 定义一组全局变量,用于存放内存映射得到的虚拟地址
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;
// 定义一个等待队列头
wait_queue_head_t wait_queue;
static unsigned int write_data;
extern struct dtsled_dev dtsled;
static void led_switch(u8 state)
{
u32 val = 0;
if(state == LED_ON)
{
val = readl(GPIO1_DR);
val &= (~(1<<3));
writel(val, GPIO1_DR);
}
else if(state == LED_OFF)
{
val = readl(GPIO1_DR);
val |= (1<<3);
writel(val, GPIO1_DR);
}
}
static int dtsled_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
int ret;
if(filp->f_flags & O_NONBLOCK)
{
;
}
else
{
;
}
// struct file 结构体定义在 include/linux/fs.h 中
// struct file 有一个成员(空指针):void *private_data
filp->private_data = &dtsled;
return 0;
}
static int dtsled_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
//struct dtsled_dev *dev = (struct dtsled_dev *)filp->private_data;
return 0;
}
static unsigned int dtsled_poll(struct file *filp, struct poll_table_struct *wait)
{
unsigned int mask = 0;
// 详见下,注意第二个参数就是等待队列头
// zhiding xiaoxiduilie tou
poll_wait(filp, &wait_queue, wait);
// 判断驱动程序里面发生了哪些条件,这些条件对应哪些文件的事件,设置好事件后,return回去
if(write_data)
{
mask |= POLLOUT;
}
return mask;
}
static ssize_t dtsled_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
int ret;
u8 databuf[32] = {0};
//struct dtsled_dev *dev = (struct dtsled_dev *)filp->private_data;
printk("%s(%d):buf=(%s), count=%d\n", __FILE__, __LINE__, buf, count);
ret = copy_from_user(databuf, buf, count);
printk("%s(%d):databuf=(%s)\n", __FILE__, __LINE__, databuf);
if(ret < 0)
{
printk("%s(%d):Kernel write failed.\r\n", __FILE__, __LINE__);
return -1;
}
// s是输入字符串,base可以是10(10进制)或16(16进制),或者是0自动识别,res存放转换后的整形值
// kstrtox.c
ret = kstrtoint(databuf, 16, &write_data);
printk("%s(%d):write_data=%d", __FILE__, __LINE__, write_data);
if(write_data)
{
wake_up(&wait_queue);
printk("%s(%d):have woken up.\n", __FILE__, __LINE__);
return count;
}
else
{
led_switch(LED_OFF);
}
return 0;
}
// 操作集结构体,是 struct cdev 的成员
static const struct file_operations dtsled_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.write = dtsled_write,
.open = dtsled_open,
.release = dtsled_release,
//unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
.poll = dtsled_poll,
};
// 自定义结构体类型来描述 LED
struct dtsled_dev
{
dev_t devid;
struct cdev cdev; // 用于注册字符设备,操作集结构体是其成员变量
struct file_operations dtsled_fops; // 操作集结构体
struct class *class; // 用于自动创建设备节点
struct device *device; // 用于自动创建设备节点
u32 major;
u32 minor;
struct device_node *nd; // 设备树结点,用来表示 LED 设备节点
};
// 自定结构体来描述 LED
struct dtsled_dev dtsled;
// 驱动入口函数
static int __init dtsled_init(void)
{
int ret = 0;
int val = 0;
const char *str;
u32 regdata[10];
u8 i;
// 1、使用新方法来获取设备号
dtsled.major = 0;
if(dtsled.major)
{
dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);
ret = register_chrdev_region(dtsled.devid, 1, DTSLED_NAME);
}
else
{
ret = alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, 1, DTSLED_NAME);
dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);
dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);
}
if(ret < 0)
{
printk("%d:Register char dev error.\r\n", __LINE__);
goto fail_devid;
}
// 2、添加(注册)字符设备
dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
// zhu yi liang ge qu di zhi fu !
cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);
ret = cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, 1);
if(ret < 0)
{
goto fail_cdev;
}
// 3、自动创建设备节点,需要一个 struct class,一个 struct device
dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
if(IS_ERR(dtsled.class))
{
ret = PTR_ERR(dtsled.class);
goto fail_class;
}
// 第一个 NULL 表示副设备, 第二个 NULL 表示 drvdata
dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);
if(IS_ERR(dtsled.device))
{
ret = PTR_ERR(dtsled.device);
goto fail_device;
}
// 4、设备树相关,读取属性值
dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alpha_led");
if(dtsled.nd == NULL)
{
goto fail_findnd;
}
// 获取状态属性,注意是指针的指针
ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);
if(ret)
{
printk("%d:fail\r\n", __LINE__);
goto fail_rs;
}
else
{
printk("%d:status = \"%s\"\r\n", __LINE__, str);
}
//huoqu shuxing
ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "compatible", &str);
if(ret)
{
printk("%d:fail\r\n", __LINE__);
goto fail_rs;
}
else
{
printk("%d:compatible = \"%s\"\r\n", __LINE__, str);
}
// 获取 reg 属性, 也就是获取 u32 类型属性值的方法
ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);
if(ret < 0)
{
printk("%d:fail\r\n", __LINE__);
goto fail_rs;
}
else
{
printk("< reg > = < ");
for(i=0; i<10; i++)
{
printk("%#X ", regdata[i]);
}
printk(">\r\n");
}
// 5、初始化 LED
IMX6U_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);
// 初始化 LED 相关寄存器
val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
val &= (~(3<<26));
val |= (3<<26);
writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
writel(0X5, SW_MUX_GPIO1_IO03);//io mux
writel(0X10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03); // set electrical properity
val = readl(GPIO1_GDIR); // set bit3, out
val |= (1<<3);
writel(val, GPIO1_GDIR);
val = readl(GPIO1_DR);
val &= (~(1<<3));//turn on led
writel(val, GPIO1_DR);
// 6、初始化等待队列头
init_waitqueue_head(&wait_queue);
return 0;
fail_rs:
fail_findnd:
device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
fail_device:
class_destroy(dtsled.class);
fail_class:
cdev_del(&dtsled.cdev);
fail_cdev:
unregister_chrdev_region(dtsled.devid, 1);
fail_devid:
return ret;
}
// 出口函数
static void __exit dtsled_exit(void)
{
unsigned int val = 0;
val = readl(GPIO1_DR);
val |= (1<<3); // turn off led
writel(val, GPIO1_DR);
// 取消地址映射
iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
iounmap(GPIO1_DR);
iounmap(GPIO1_GDIR);
// 删除字符设备
cdev_del(&dtsled.cdev);
// 释放设备号
unregister_chrdev_region(dtsled.devid, 1);
// 删除设备
device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
// 删除类
class_destroy(dtsled.class);
}
// 注册出口函数和入口函数
module_init(dtsled_init);
module_exit(dtsled_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
2、测试app 源文件
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int error;
int fd;
// jiegouti suoyoude chengyuan junwei0
struct pollfd fds = {0};
if(argc != 3)
{
printf("%s(%d):command error!\n", __FILE__, __LINE__);
return -1;
}
/*打开文件*/
fd = open(argv[1], O_RDWR|O_NONBLOCK);
if(fd < 0)
{
printf("%s(%d):fail to open file : %s !!!\n", __FILE__, __LINE__, argv[1]);
return -1;
}
fds.fd = fd;
fds.events = POLLOUT;
// -1 biaoshi keyi yizhixiumian
error = poll(&fds, 1, -1);
if(error < 0)
{
printf("%s(%d):poll error.\n", __FILE__, __LINE__);
}
else
{
if(fds.revents & POLLOUT)
{
error = write(fd,argv[2],strlen(argv[2]));
if(error < 0)
{
printf("%s(%d):write to file error! \n", __FILE__, __LINE__);
}
else
{
printf("%s(%d):write to file success! \n", __FILE__, __LINE__);
}
}
}
/*关闭文件*/
error = close(fd);
if(error < 0)
{
printf("%s(%d):close file error! \n", __FILE__, __LINE__);
}
return 0;
}
3、实验现象
/lib/modules/4.1.15 # modprobe test.ko
228:status = "okay"
239:compatible = "alientek, alphaled"
< reg > = < 0X20C406C 0X4 0X20E0068 0X4 0X20E02F4 0X4 0X209C000 0X4 0X209C004 0X4 >
/lib/modules/4.1.15 #
/lib/modules/4.1.15 #
/lib/modules/4.1.15 #
/lib/modules/4.1.15 #
/lib/modules/4.1.15 # ./app /dev/dtsled 0 &
/lib/modules/4.1.15 # echo 1 > /dev/dtsled
/home/jl/linux/imx6ull/linux_driver/z_exercise/test.c(103):buf=(1
count=2
/home/jl/linux/imx6ull/linux_driver/z_exercise/test.c(105):databuf=(1
)
/home/jl/linux/imx6ull/linux_driver/z_exercise/test.c(114):write_data=1
/home/jl/linux/imx6ull/linux_driver/z_exercise/test.c(103):buf=(0), count=1
/home/jl/linux/imx6ull/linux_driver/z_exercise/test.c(118):have woken up.
/home/jl/linux/imx6ull/linux_driver/z_exercise/test.c(105):databuf=(0)
/lib/modules/4.1.15 # /home/jl/linux/imx6ull/linux_driver/z_exercise/test.c(114):write_data=0app.c(46):write to file success!
[1]+ Done ./app /dev/dtsled 0
/lib/modules/4.1.15 #
第一次调用app,进程阻塞
echo 1 唤醒app进程
app进程成功唤醒后熄灯
本文介绍了如何通过Linux驱动程序控制LED,并与应用程序交互。驱动程序使用poll函数检测设备文件的可写事件,当接收到特定字符时,点亮或熄灭LED。应用程序通过poll函数进行阻塞等待,接收到可写事件后写入字符,从而触发LED状态改变。实验中,应用程序后台执行并写入字符,通过echo命令唤醒休眠的进程,实现LED的开关控制。

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