驱动开发作业2 —— ioctl

该代码示例展示了如何编写Linux驱动程序,通过ioctl系统调用接口来控制GPIO,实现对LED、蜂鸣器、风扇和马达的开关操作。每个设备都有相应的驱动文件,如led.c、beep.c、fan.c和motor.c,它们包含了设备初始化、ioctl处理等功能。在用户空间,test.c文件用于测试这些驱动,通过读写和ioctl调用来控制硬件。

通过ioctl函数选择不同硬件的控制,如实现对LED、蜂鸣器、马达、风扇的控制

1.将GPIO的相关寄存器封装成结构体  --------> gpio.h
2.LED相关驱动文件 --------> led.c
3.蜂鸣器相关驱动文件  --------> beep.c
4.风扇相关驱动文件 --------> fan.c
5.马达相关驱动文件  --------> motor.c

6.应用层测试文件  --------> test.c

 gpio.h

/*
 * Copyright (c) 2023 by Huijie Xia, All Rights Reserved.
 * @Author: Huijie Xia
 * @Date: 2023-07-05 16:21:43
 * @LastEditTime: 2023-07-05 16:47:21
 * @FilePath: /B_Drive/day3/led_beep_fan_motor/gpio.h
 * @version:
 * @Description:
 */
#ifndef __GPIO_H_
#define __GPIO_H_

typedef struct {
    volatile unsigned int MODER; // 0x00
    volatile unsigned int OTYPER; // 0x04
    volatile unsigned int OSPEEDR; // 0x08
    volatile unsigned int PUPDR; // 0x0C
    volatile unsigned int IDR; // 0x10
    volatile unsigned int ODR; // 0x14
    volatile unsigned int BSRR; // 0x18
    volatile unsigned int LCKR; // 0x1C
    volatile unsigned int AFRL; // 0x20
    volatile unsigned int AFRH; // 0x24
    volatile unsigned int BRR; // 0x28
    volatile unsigned int res;
    volatile unsigned int SECCFGR; // 0x30
} gpio_t;

#define PHY_RCC_GPIO 0x50000A28
#define PHY_GPIOB_BASE 0x50003000
#define PHY_GPIOE_BASE 0x50006000
#define PHY_GPIOF_BASE 0x50007000

#define LED1_ON _IO('l', 1)
#define LED1_OFF _IO('l', 0)
#define LED_ON _IOW('l', 1, int)
#define LED_OFF _IOW('l', 0, int)

#define FAN_ON _IO('f', 1)
#define FAN_OFF _IO('f', 0)

#define BEEP_ON _IO('b', 1)
#define BEEP_OFF _IO('b', 0)

#define MOTOR_ON _IO('m', 1)
#define MOTOR_OFF _IO('m', 0)

#endif

led.c

/*
 * Copyright (c) 2023 by Huijie Xia, All Rights Reserved.
 * @Author: Huijie Xia
 * @Date: 2023-06-29 08:56:26
 * @LastEditTime: 2023-07-05 16:24:06
 * @FilePath: /B_Drive/day3/led_beep_fan_motor/led.c
 * @version:
 * @Description: 驱动控制LED灯
 */
#include "gpio.h"
#include <linux/device.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/uaccess.h>

#define CNAME "myled"
struct class* cls;
struct device* dev;

int major;
char kbuf[128] = { 0 };
unsigned int* KERNEL_RCC_GPIO;
gpio_t* KERNEL_GPIOE_BASE;
gpio_t* KERNEL_GPIOF_BASE;

int mycdev_open(struct inode* inode, struct file* file)
{
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    /* 地址映射 */
    KERNEL_RCC_GPIO = ioremap(PHY_RCC_GPIO, 4);
    if (KERNEL_RCC_GPIO == NULL) {
        printk("ioremap RCC error!\n");
        return -ENOMEM;
    }
    KERNEL_GPIOE_BASE = ioremap(PHY_GPIOE_BASE, sizeof(gpio_t));
    if (KERNEL_GPIOE_BASE == NULL) {
        printk("ioremap GPIOE BASE error!\n");
        return -ENOMEM;
    }
    KERNEL_GPIOF_BASE = ioremap(PHY_GPIOF_BASE, sizeof(gpio_t));
    if (KERNEL_GPIOF_BASE == NULL) {
        printk("ioremap GPIOF BASE error!\n");
        return -ENOMEM;
    }

    /* LED1(PE10)寄存器初始化(读,改,写) */
    writel(readl(KERNEL_RCC_GPIO) | (0x1 << 4), KERNEL_RCC_GPIO); /* GPIOE时钟使能 */
    writel(readl(&KERNEL_GPIOE_BASE->MODER) & (~(0x3 << 20)), &KERNEL_GPIOE_BASE->MODER); /* MODER寄存器21~20bit清零 */
    writel(readl(&KERNEL_GPIOE_BASE->MODER) | (0x1 << 20), &KERNEL_GPIOE_BASE->MODER); /* MODER寄存器设置为输出模式 */
    writel(readl(&KERNEL_GPIOE_BASE->ODR) & (~(0x1 << 10)), &KERNEL_GPIOE_BASE->ODR); /* LED1熄灭 */

    /* LED2(PF10)寄存器初始化(读,改,写) */
    writel(readl(KERNEL_RCC_GPIO) | (0x1 << 5), KERNEL_RCC_GPIO); /* GPIOF时钟使能 */
    writel(readl(&KERNEL_GPIOF_BASE->MODER) & (~(0x3 << 20)), &KERNEL_GPIOF_BASE->MODER); /* MODER寄存器21~20bit清零 */
    writel(readl(&KERNEL_GPIOF_BASE->MODER) | (0x1 << 20), &KERNEL_GPIOF_BASE->MODER); /* MODER寄存器设置为输出模式 */
    writel(readl(&KERNEL_GPIOF_BASE->ODR) & (~(0x1 << 10)), &KERNEL_GPIOF_BASE->ODR); /* LED2熄灭 */

    /* LED3(PE8)寄存器初始化(读,改,写) */
    writel(readl(KERNEL_RCC_GPIO) | (0x1 << 4), KERNEL_RCC_GPIO); /* GPIOE时钟使能 */
    writel(readl(&KERNEL_GPIOE_BASE->MODER) & (~(0x3 << 16)), &KERNEL_GPIOE_BASE->MODER); /* MODER寄存器21~20bit清零 */
    writel(readl(&KERNEL_GPIOE_BASE->MODER) | (0x1 << 16), &KERNEL_GPIOE_BASE->MODER); /* MODER寄存器设置为输出模式 */
    writel(readl(&KERNEL_GPIOE_BASE->ODR) & (~(0x1 << 8)), &KERNEL_GPIOE_BASE->ODR); /* LED3熄灭 */

    return 0;
}

ssize_t mycdev_read(struct file* file, char __user* ubuf,
    size_t size, loff_t* offs)
{
    int ret;
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    if (size > sizeof(kbuf)) {
        size = sizeof(kbuf);
    }
    ret = copy_to_user(ubuf, kbuf, size);
    if (ret) {
        printk("copy data to user error!\n");
        return -EIO;
    }
    return size;
}
ssize_t mycdev_write(struct file* file, const char __user* ubuf,
    size_t size, loff_t* offs)
{
    int ret;
    printk("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__);
    if (size > sizeof(kbuf)) {
        size = sizeof(kbuf);
    }
    ret = copy_from_user(kbuf, ubuf, size);

    if (ret) {
        printk("copy data from user error!\n");
        return -EIO;
    }

    // switch (kbuf[0]) {
### CEC引脚的功能及其实现方式 #### 1. CEC引脚概述 CEC(Consumer Electronics Control,消费电子控制)是一种基于HDMI的标准协议,允许通过单一遥控器控制多个支持CEC的设备。CEC引脚通常被设计为一种双向低速通信通道,主要用于传输小型命令和状态信息。 对于嵌入式开发而言,CEC功能的实现依赖于硬件层面的支持以及软件驱动的设计。例如,在某些ARM架构处理器中,可能需要配置特定GPIO引脚作为CEC专用引脚,并启用相应的外设模块[^1]。 --- #### 2. 硬件连接与初始化 在实际项目中,CEC引脚通常是HDMI接口的一部分。为了使能CEC功能,开发者需完成以下操作: - **确认CEC引脚位置**:查阅芯片手册或参考文档,找到CEC引脚的具体编号及复用关系。例如,在NXP i.MX6系列中,可通过`imx6q-pinfunc.h`头文件定位相关引脚定义[^1]。 - **设置引脚模式**:将目标引脚配置为CEC功能模式。这一步骤通常涉及修改寄存器值或将对应配置写入设备树(Device Tree)。以下是伪代码示例: ```c // 假设使用i.MX6平台 void configure_cec_pin(void) { // 配置GPIO复用为CEC功能 writel(0b10, MX6Q_PINMUX_BASE + OFFSET_CEC); } ``` - **电源管理**:确保HDMI模块已供电并处于正常工作状态。部分SoC可能会提供独立的电源域供CEC子系统使用。 --- #### 3. 软件实现流程 针对CEC功能的编程主要包括以下几个方面: ##### (1) 初始化CEC控制器 加载必要的驱动程序并将CEC逻辑绑定至物理层。具体方法取决于所使用的操作系统环境(裸机、RTOS或Linux)。如果运行的是Linux,则可借助内核提供的cec框架简化开发过程[^4]。 ##### (2) 发送/接收消息 利用API函数构建标准帧结构并向远端节点传递指令;同时监听输入事件以捕获外部请求。下面展示了一个简单的发送实例: ```c #include <linux/cec.h> int send_cec_message(int fd, struct cec_msg *msg) { ioctl(fd, CEC_TRANSMIT, msg); // 使用ioctl调用发出数据包 return 0; } struct cec_msg create_power_on_command() { struct cec_msg cmd = { .len = 2 }; cmd.msg[0] = CEC_MSG_ACTIVE_SOURCE; // 设置源地址 cmd.msg[1] = ... ; // 补充其他字段... return cmd; } ``` 此处需要注意遵循官方规定的编码规则,避免因格式错误而导致交互失败。 ##### (3) 错误处理机制 考虑到现实场景下的干扰因素较多,建议加入重试策略或者异常恢复手段提升稳定性。 --- #### 4. 应用案例分析 假设我们正在开发一款智能家居控制系统,其中一项核心需求便是远程操控电视开关机动作。此时便可充分利用CEC技术达成目的——只需向指定目的地广播一条激活信号即可触发相应行为变化。 另外值得注意的一点是,不同品牌间可能存在兼容性差异,因此务必提前测试验证预期效果是否满足要求。 --- ### 总结 综上所述,围绕CEC引脚展开的工作主要集中在两个维度:一是底层资源调配,二是高层业务封装。只有两者紧密结合才能充分发挥其潜力价值所在。
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