(Linux驱动学习 - 2).Linux设备树下的LED驱动实验(正点原子学习笔记）

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/kaneki_lh/article/details/141142925

0.重点

1.在.dts文件中创建相应地设备节点

2.编写驱动程序，获取设备树中的相关属性值

3.使用获取到的有关属性值来初始化LED所使用的GPIO

一.修改设备树文件（.dts文件）

1.在根节点"/"下创建一个名为"alphaled"的子节点，输入以下内容

alphaled 
{
    #address-cells = <1>;            //表示reg属性中，起始地址占用一个字长
    #size-cells = <1>;               //表示reg属性中，地址长度占用一个字长
    compatible = "atkalpha-led";    //设置节点兼容性位"atkalpha-led"
    status = "okay";
    /* reg属性中设置了驱动程序需要使用到的寄存器的物理地址 */
    reg = < 0X020C406C 0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */
            0X020E0068 0X04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */
            0X020E02F4 0X04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
            0X0209C000 0X04 /* GPIO1_DR_BASE */
            0X0209C004 0X04 >; /* GPIO1_GDIR_BASE */
};

2.在内核源码根目录下重新编译设备树文件

~/IMX6ULL/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek$ make dtbs

3.使用新的imx6ull-14x14-evk.dtb来启动Linux内核，这里是将设备树放到了tftp中使用网络启动。

注意：启动后在/proc/device-tree/目录中查看是否有alphaled这个节点。

二.准备（包含头文件等）

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



#define DTSLED_CNT 1             /* 设备号个数 */
#define DTSLED_NAME "dtsled"     /* 名字 */
#define LEDOFF 0                 /* 关灯 */
#define LEDON 1                 /* 开灯 */


/* 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;


/* dtsled 设备结构体 */
struct dtsled_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 */
};


struct dtsled_dev dtsled; /* led 设备 */

三.LED控制函数、open、read、write、release、绑定设备操作函数

①.LED控制函数

/*
* @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 == LED_ON) 
    {
        val = readl(GPIO1_DR);
        val &= ~(1 << 3);
        writel(val, GPIO1_DR);
    }
    else if(sta == LED_OFF) 
    {
       val = readl(GPIO1_DR);
       val|= (1 << 3);
       writel(val, GPIO1_DR);
    }
}

②.open函数

/*
 * @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 = &dtsled; /* 设置私有数据 */
    return 0;
}

③.read函数

/*
 * @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;
}

④.write函数

/*
 * @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 == LED_ON) 
    {
        led_switch(LEDON); /* 打开 LED 灯 */
    }
    else if(ledstat == LED_OFF) 
    {
        led_switch(LEDOFF); /* 关闭 LED 灯 */
    }
    return 0;
}

⑤.release函数

/*
 * @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;
}

⑥.绑定设备操作函数

/* 设备操作函数 */
static struct file_operations dtsled_fops = 
{
 .owner = THIS_MODULE,
 .open = led_open,
 .read = led_read,
 .write = led_write,
 .release = led_release,
};

四.驱动入口函数和驱动出口函数

1.驱动入口函数

（1）.获取设备数中的属性数据

①.获取设备节点

    /* 获取设备数中的属性数据 */
    /* 1.获取设备结点：alphaled */
    dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled");
    if(dtsled.nd == NULL)
    {
        printk("alphaled node can not found!\r\n");
        return -EINVAL;
    }
    else 
    {
        printk("alphaled node has been found!\r\n");
    }

②.获取compatible属性内容

    /* 2.获取compatible属性内容 */    
    proper = of_find_property(dtsled.nd,"compatible",NULL);
    if(proper == NULL)
    {
        printk("compatible property find failed!\r\n");
    }
    else
    {
        printk("compatible = %s\r\n",(char *)proper->value);
    }

③.获取status属性内容

    /* 获取status属性内容 */
    ret = of_property_read_string(dtsled.nd,"status",&str);
    if(0 > ret)
    {
        printk("status read failed!\r\n");
    }
    else
    {
        printk("status = %s\r\n",str);
    }

④.获取reg属性内容

    /* 4、获取reg属性内容 */
    ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd,"reg",regdata,10);
    if(0 > ret)
    {
        printk("reg property read failed!\r\n");
    }
    else
    {
        uint8_t i = 0;
        printk("reg data : \r\n");
        for(i = 0; i< 10; i++)
            printk("%#X",regdata[i]);
        printk("\r\n");
    }

(2).初始化LED

①.寄存器地址映射

    /* 二、初始化LED */

    #if 0 
    /* 1、寄存器地址映射 */
    IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0],regdata[1]);
    SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2],regdata[3]);
    SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4],regdata[5]);
    GPIO1_DR = ioremap(regdata[6],regdata[7]);
    GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8],regdata[9]);
    #else
    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.4);
    #endif

②.使能GPIO1时钟

    /* 2.使能GPIO1时钟 */
    val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
    val &= ~(3 << 26);                  //清除以前的值
    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GPIO_IO03，最后设置IO属性

    /* 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
    writel(0x10b0,SW_PAD_GPIO1_IO03);

④.设置GPIO1_IO03为输出功能

    /* 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.初始化设置为默认关闭LED

    /* 5.初始化为关闭LED */
    val = readl(GPIO1_DR);
    val |= (1 << 3);
    writel(val,GPIO1_DR);

(3).注册字符设备驱动

①.创建设备号

    /* 三、注册字符设备驱动 */
    /* 1.创建设备号 */
    if(dtsled.major)            //若定义了设备号
    {
        dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major,0);
        register_chrdev_region(dtsled.devid,DTSLED_CNT,DTSLED_NAME);
    }
    else                        //没有定义设备号
    {
        //申请设备号
        alloc_chrdev_region(&dtsled.devid,0,DTSLED_CNT,DTSLED_NAME);        
        dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);         //获取主设备号
        dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);         //获取此设备号
    }
    printk("dtsled major = %d, minor = %d\r\n",dtsled.major,dtsled.minor);

②.初始化cdev

    /* 2.初始化cdev */
    dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(&dtsled.cdev,&dtsled_fops);

③.添加一个cdev

    /* 3.添加一个cdev */
    cdev_add(&dtsled.cdev,dtsled.devid,DTSLED_CNT);

④.创建类

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

⑤.创建设备

    /* 5.创建设备 */
    dtsled.device = device_create(dtsled.class,NULL,dtsled.devid,NULL,DTSLED_NAME);
    if(IS_ERR(dtsled.device))
    {
        return PTR_ERR(dtsled.device);
    }


    return 0;

}        //led_init函数结束

2.驱动出口函数

static void __exit led_exit(void)
{
    /* 1.取消映射 */
    iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
    iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
    iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
    iounmap(GPIO1_DR);
    iounmap(GPIO1_GDIR);

    /* 2.注销字符设备驱动 */
    cdev_del(&dtsled.cdev);     //删除cdev
    unregister_chrdev_region(dtsled.devid,DTSLED_CNT);      //注销设备号

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

五.绑定驱动入口函数与出口函数

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

六.编译驱动程序,并加载驱动

1.编写Makefile

#包含Linux内核源码的路径
KERNELDIR := /home/linux/IMX6ULL/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek    
CURRENT_PATH :=$(shell pwd)
obj-m := dtsled.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

2.编译

make -j32

3.加载驱动

depmod                //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe dtsled.ko    //加载驱动