LED驱动开发实验

最新推荐文章于 2025-05-24 17:54:21 发布

零零零耶

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分类专栏：嵌入式Linux驱动开发文章标签： linux 驱动开发 c语言

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本文档详细介绍了如何在Linux系统中进行LED驱动开发，涉及了地址映射、I/O内存访问函数的使用，以及驱动程序和测试程序的编写。通过ioremap和iounmap函数进行物理地址到虚拟地址的转换，利用readb/writel等函数进行I/O内存的读写操作。实验中展示了如何初始化LED，设置GPIO并控制LED的开关状态。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

LED驱动开发实验

正点原子嵌入式Linux驱动开发学习笔记

文章目录

LED驱动开发实验

1 原理

1.1地址映射

Linux系统里PA和VA之间的转换需要用到两个函数：ioremap和iounmap

(1) ioremap 函数

ioremap 函数用于获取指定物理地址空间对应的虚拟地址空间，定义在arch/arm/include/asm/io.h 文件中，定义如下：

#define ioremap(cookie,size) __arm_ioremap((cookie), (size), MT_DEVICE)

/**
phys_addr: 要映射给的物理起始地址。
size: 要映射的内存空间大小。
mtype: ioremap 的类型，可以选择 MT_DEVICE、 MT_DEVICE_NONSHARED、MT_DEVICE_CACHED 和 MT_DEVICE_WC， ioremap 函数选择 MT_DEVICE。
返回值: __iomem 类型的指针，指向映射后的虚拟空间首地址。
**/
void __iomem * __arm_ioremap(phys_addr_t phys_addr, size_t size, unsigned int mtype)
{
    return arch_ioremap_caller(phys_addr, size, mtype, __builtin_return_address(0));
}

假如要获取I.MX6ULL的 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 寄存器对应的虚拟地址，使用如下代码即可：

#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068)
static void __iomem* SW_MUX_GPIO1_IO03;
SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);	// I.MX6ULL一个寄存器为32位

(2) iounmap 函数

卸载驱动的时候需要使用 iounmap 函数释放掉 ioremap 函数所做的映射，iounmap 函数原型如下：

void iounmap (volatile void __iomem *addr)

1.2 I/O 内存访问函数

这里说的 I/O 是输入/输出的意思，并不是我们学习单片机的时候讲的 GPIO 引脚。这里涉及到两个概念： I/O 端口和 I/O 内存。

当外部寄存器或内存映射到 IO 空间时，称为 I/O 端口。当外部寄存器或内存映射到内存空间时，称为 I/O 内存。

但是对于 ARM 来说没有 I/O 空间这个概念，因此 ARM 体系下只有 I/O 内存(可以直接理解为内存)。使用 ioremap 函数将寄存器的物理地址映射到虚拟地址以后，我们就可以直接通过指针访问这些地址，但是 Linux 内核不建议这么做，而是推荐使用一组操作函数来对映射后的内存进行读写操作。

(1) 读操作函数

u8 readb(const volatile void __iomem *addr)		//读8bit
u16 readw(const volatile void __iomem *addr)	//读16bit
u32 readl(const volatile void __iomem *addr)	//读32bit

(2) 写操作函数

void writeb(u8 value, volatile void __iomem *addr)
void writew(u16 value, volatile void __iomem *addr)
void writel(u32 value, volatile void __iomem *addr)

2 实验程序编写

2.1 LED驱动程序

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

#define LED_MAJOR	200
#define LED_NAME	"led"

#define LEDON		1
#define LEDOFF		0

// PA
#define CCM_CCGR1_BASE (0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE (0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE (0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE (0X0209C004)

// VA
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;

void led_switch(u8 sta)
{
    u32 val = 0;
    if(sta == LEDON)
    {
        val = readl(GPIO1_DR);
        val &= ~(1 << 3);
        writel(val, GPIO1_DR);
    }
    else if(sta == LEDOFF)
    {
        val = readl(GPIO1_DR);
        val |= (1 << 3);
        writel(val, GPIO1_DR);
    }
}

static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	return 0;
}

static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	return 0;
}

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

static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	return 0;
}

static struct file_operations led_fops = 
{
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open,
    .read = led_read,
    .write = led_write,
    .release = led_release,
};

static int __init led_init(void)
{
    int retvalue = 0;
    u32 val = 0;

    /* 初始化 LED */
    /* 1、寄存器地址映射 */
    IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);
    SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);
    SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);
    GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);
    GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);

    /* 2、使能 GPIO1 时钟 */
    val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
    val &= ~(3 << 26); /* 清除以前的设置 */
    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
     * 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 */
    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、默认关闭 LED */
    val = readl(GPIO1_DR);
    val |= (1 << 3);
    writel(val, GPIO1_DR);

    /* 6、注册字符设备驱动 */
    retvalue = register_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME, &led_fops);
    if(retvalue < 0)
    {
        printk("register chrdev failed!\r\n");
        return -EIO;
    }
    
    return 0;
}

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

    /* 注销字符设备驱动 */
    unregister_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME);
}

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

2.2 测试程序

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"

#define LEDOFF	0
#define LEDON	1

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd, retvalue;
    char *filename;
    unsigned char databuf[1];

    if(argc != 3)
    {
        printf("Error Usage!\r\n");
        return -1;
    }

    filename = argv[1];

    /* 打开 led 驱动 */
    fd = open(filename, O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
        return -1;
    }

    databuf[0] = atoi(argv[2]); /* 要执行的操作：打开或关闭 */

    /* 向/dev/led 文件写入数据 */
    retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
    if(retvalue < 0)
    {
        printf("LED Control Failed!\r\n");
        close(fd);
        return -1;
    }

    retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */
    if(retvalue < 0)
    {
        printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
        return -1;
    }
    
    return 0;
}