Part7:第一个LED驱动程序

1 实现原理

重点：驱动程序 = 软件架构 + 硬件操作
实现原理看两张图即可
1.1 用户程序访问驱动程序的流程

2.驱动程序的架构

2 代码实现

2.1 搭建框架

led驱动程序: led_drv.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>

//LED驱动程序的open函数
static int led_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("first_drv_open"); //注意不能用printf，而是用内核提供的printk
    return 0;
}
// LED驱动程序的write函数
static ssize_t led_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
    printk("first_drv_write");
    return 0;
}
// 驱动程序通过下面的文件操作结构体告诉内核对应的操作
// 即用户程序的open、write对应 led_open、lep_write
// 注意：file_operations结构体放在led_open led_write函数下面，不然编译时出现未定义这两个函数
static struct file_operations led_fops = {
    .owner  =   THIS_MODULE,     
    .open   =   led_open,     
    .write = led_write,    
};

// LED驱动程序的入口函数
static int led_init(void)
{
    //注册字符设备，即把first_drv_fops插入到内核维护的字符设备数组
    //而在这个数组里，主设备号111即为数组索引  
    register_chrdev(111, "led_drv", &led_fops);
    return 0;
}
// LED驱动的卸载函数
void led_exit(void)
{
    //在字符设备数组中卸载主设备号为111的first_drv_fops
    unregister_chrdev(111, "led_drv");
}
// 让内核维护的一个结构体里的函数指针指向驱动程序的入口函数
module_init(led_init)
// 让内核维护的一个结构体里的函数指针指向驱动程序的卸载函数
module_exit(led_exit)

// 模块注册为GPL，避免内核不能识别LED驱动程序
MODULE_LICENSE("GPL");

Makefile 文件

KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6
all:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
clean:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
	rm -rf modules.order
obj-m += led_drv.o

注意：必须先编译linux-2.6.22.6内核，可参考https://blog.youkuaiyun.com/qq_42800075/article/details/105470114
此外，pwd不是单引号，而是 `pwd` ，否则会报错，如下所示

测试函数：led_drv_test.c

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char * * argv)
{
    int fd, val = 1;
    fd = open("/dev/led_drv", O_RDWR);
    if(fd < 0)
        printf("can't open /dev/led_drv");
    
    write(fd, &val, 4)
    return 0;
}

2.2 硬件操作

先看下面对软件框架的编译、测试

3 编译、测试与完善

3.1 编译

当执行make时，运行结果如下

3.2 测试与完善

测试结果

为啥呢？
因为还没创建/dev/led_drv设备节点，看下图

提问1：有没发现，手动指定一个主设备号不仅可能跟现有设备号冲突，且特别麻烦，有没自动指定主设备号？
完善1：看下图

注意，上图两个函数拼写有误，是register_chrdev unregister_chrdev 是dev 而不是 drv

提问2：每次手动新建设备节点，太麻烦了。有没有自动创建设备节点？
完善2：看下图

接下来，让我们填充“硬件操作”，实现三个LED灯的点亮和熄灭控制
硬件操作三步走

1. 定义配置寄存器、数据寄存器指针，并进行地址映射，如下图
   2.编写驱动程序led_open、led_write
   3. 编写main函数，测试
   
   测试图，没问题，on时三个LED都亮了，off时都熄灭
   

4 总结

驱动程序 = 软件架构 + 硬件操作
软件架构如前面原理讲解的第二张图
硬件操作 = 1.看原理图，确定引脚   + 2.看手册，确定操作流程  + 3 编程
(驱动程序的硬件操作与单片机的硬件操作主要区别：驱动程序操作虚拟地址，需进行地址映射，而单片机直接操作物理地址)