本文详细介绍了如何在NanoPiNEOAir开发板上进行驱动程序和应用程序的开发与测试。内容涵盖从固件烧录到GPIO、WiFi、蓝牙等硬件功能的使用，再到Linux内核驱动的编写和加载，最后通过Xfce和xrdp实现远程访问，并利用摄像头、SPI驱动等进行高级应用。通过示例代码展示了字符设备驱动的编写、编译及测试过程。
NanoPi NEO Air使用一：介绍
NanoPi NEO Air使用二：固件烧录
NanoPi NEO Air使用三：OverlayFS、CPU温度和频率、wifi、蓝牙、npi-config
NanoPi NEO Air使用四：操作GPIO
NanoPi NEO Air使用五：安装Xfce和xrdp，实现远程访问
NanoPi NEO Air使用六：使用摄像头
NanoPi NEO Air使用七：获取并编译U-boot和Linux的源码
NanoPi NEO Air使用八：编写个简单的驱动和应用程序
NanoPi NEO Air使用九：使用Linux内核自带的LED驱动
NanoPi NEO Air使用十：自己编写驱动来控制LED
NanoPi NEO Air使用十一：编写SPI驱动点亮TFT屏幕，ST7789V
在Ubuntu用户文件夹下新建个测试目录，比如我的linux源码目录为：/home/ql/linux/H3/linux。
本驱动和应用程序源码放置的目录为/home/ql/linux/H3/MyDriver/01_chrdevbase
然后在此目录下添加3个文件：
驱动源文件
chrdevbase.c
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名 : chrdevbase.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : chrdevbase驱动文件。
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/1/30 左忠凯创建
***************************************************************/
#define CHRDEVBASE_MAJOR 200 /* 主设备号 */
#define CHRDEVBASE_NAME "chrdevbase" /* 设备名 */
static char readbuf[100]; /* 读缓冲区 */
static char writebuf[100]; /* 写缓冲区 */
static char kerneldata[] = {"kernel data!"};
/*
* @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 chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
//printk("chrdevbase open!\r\n");
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 chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
int retvalue = 0;
/* 向用户空间发送数据 */
memcpy(readbuf, kerneldata, sizeof(kerneldata));
retvalue = copy_to_user(buf, readbuf, cnt);
if(retvalue == 0){
printk("kernel senddata ok!\r\n");
}else{
printk("kernel senddata failed!\r\n");
}
//printk("chrdevbase read!\r\n");
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 chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
int retvalue = 0;
/* 接收用户空间传递给内核的数据并且打印出来 */
retvalue = copy_from_user(writebuf, buf, cnt);
if(retvalue == 0){
printk("kernel recevdata:%s\r\n", writebuf);
}else{
printk("kernel recevdata failed!\r\n");
}
//printk("chrdevbase write!\r\n");
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 chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
//printk("chrdevbase release！\r\n");
return 0;
}
/*
* 设备操作函数结构体
*/
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = chrdevbase_open,
.read = chrdevbase_read,
.write = chrdevbase_write,
.release = chrdevbase_release,
};
/*
* @description : 驱动入口函数
* @param : 无
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int __init chrdevbase_init(void)
{
int retvalue = 0;
/* 注册字符设备驱动 */
retvalue = register_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME, &chrdevbase_fops);
if(retvalue < 0){
printk("chrdevbase driver register failed\r\n");
}
printk("chrdevbase init!\r\n");
return 0;
}
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
/* 注销字符设备驱动 */
unregister_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME);
printk("chrdevbase exit!\r\n");
}
/*
* 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数
*/
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);
/*
* LICENSE和作者信息
*/
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
应用源文件
chrdevbaseApp.c
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名 : chrdevbaseApp.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : chrdevbase驱测试APP。
其他 : 使用方法：./chrdevbase /dev/chrdevbase <1>|<2>
argv[2] 1:读文件
argv[2] 2:写文件
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/1/30 左忠凯创建
***************************************************************/
static char usrdata[] = {"usr data!"};
/*
* @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;
char *filename;
char readbuf[100], writebuf[100];
if(argc != 3){
printf("Error Usage!\r\n");
return -1;
}
filename = argv[1];
/* 打开驱动文件 */
fd = open(filename, O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("Can't open file %s\r\n", filename);
return -1;
}
if(atoi(argv[2]) == 1){ /* 从驱动文件读取数据 */
retvalue = read(fd, readbuf, 50);
if(retvalue < 0){
printf("read file %s failed!\r\n", filename);
}else{
/* 读取成功，打印出读取成功的数据 */
printf("read data:%s\r\n",readbuf);
}
}
if(atoi(argv[2]) == 2){
/* 向设备驱动写数据 */
memcpy(writebuf, usrdata, sizeof(usrdata));
retvalue = write(fd, writebuf, 50);
if(retvalue < 0){
printf("write file %s failed!\r\n", filename);
}
}
/* 关闭设备 */
retvalue = close(fd);
if(retvalue < 0){
printf("Can't close file %s\r\n", filename);
return -1;
}
return 0;
}
Makefile
KERNELDIR := /home/ql/linux/H3/linux
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := chrdevbase.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
编译
上面3个文件添加好后：
编译驱动
进入驱动文件源码所在目录编译驱动：
cd /home/ql/linux/H3/MyDriver/01_chrdevbase
make
此时已编译出ko文件。
编译应用程序
再编译应用程序，执行
arm-linux-gcc chrdevbaseApp.c -o chrdevbaseApp
编译完成以后会生成一个叫做 chrdevbaseApp 的可执行程序，输入file chrdevbaseApp命令查看chrdevbaseAPP 这个程序的文件信息：
在开发板上测试运行
把编译好的chrdevbase.ko和chrdevbaseApp 通过SCP传到开发板上。
scp chrdevbase.ko root@192.168.0.103:/lib/modules/4.14.111/
scp chrdevbaseApp root@192.168.0.103:/lib/modules/4.14.111/
使用如下命令更改控制台消息等级：
echo 5 >/proc/sys/kernel/printk
cat /proc/sys/kernel/printk
驱动模块加载
输入如下命令加载 chrdevbase.ko 驱动文件：
insmod chrdevbase.ko
可以看到有“chrdevbase init!”输出，这正是驱动入口函数的输出，说明驱动模块加载成功。
输入lsmod命令即可查看当前系统中存在的模块：
输入cat /proc/devices命令查看当前系统中有没有 chrdevbase 这个设备：
可以看出，当前系统存在 chrdevbase 这个设备，主设备号为 200，跟我们设置的主设备号一致。
应用程序测试
驱动加载成功需要在/dev 目录下创建一个与之对应的设备节点文件，应用程序就是通过操作这个设备节点文件来完成对具体设备的操作。输入如下命令创建/dev/chrdevbase 这个设备节点文件：
mknod /dev/chrdevbase c 200 0
其中“mknod”是创建节点命令，“/dev/chrdevbase”是要创建的节点文件，“c”表示这是个字符设备，“ 200”是设备的主设备号，“ 0”是设备的次设备号。创建完成以后就会存在/dev/chrdevbase 这个文件，可以使用ls /dev/chrdevbase -l命令查看。
Linux 下一切皆文件，因此可以像windows下一样对文件进行读写、打开、关闭操作。对文件的操作在应用程序中实现了，这里直接运行它即可。首先进行读操作，输入如下命令：
./chrdevbaseApp /dev/chrdevbase 1
接下来测试对 chrdevbase 设备的写操作，输入如下命令：
./chrdevbaseApp /dev/chrdevbase 2
卸载驱动模块
rmmod chrdevbase.ko
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