学习目的
- 基于第一个驱动程序框架，加入硬件操作，实现LED的点亮和熄灭操作
在上面学习中，已经搭建好了驱动框架，实现了在应用程序调用open、read函数时，通过系统调进入内核空间，调用驱动程序中与之对应的xxx_open、xxx_read函数。现在我们在驱动中加入相应的硬件操作，实现在应用程序调用open、write函数操作开发板上led的点亮和熄灭。
实现本功能主要分为以下几步：
1）查看开发板原理图，找到LED连接的GPIO引脚
2）看芯片手册，查看如何配置相关GPIO引脚
3）修改驱动程序
4）编写测试应用程序
1、阅读开发板原理图
图1 开发板上LED连接方式
硬件平台为JZ2440开发板，主控是s3c2440芯片。原理图上的三个LED阳极连接3.3v电源，阴极接电阻后分别连接到芯片的GPF4、GPF5、GPF6引脚。
2、读芯片手册
阅读s3c2440芯片手册，配置引脚的寄存器有三种类型，分别为配置寄存器（GPACON-GPJCON）、数据寄存器（GPADAT-GPJDAT）、上拉模式寄存器（GPBUP-GPJUP）
配置寄存器：2440芯片的引脚大多为复用功能引脚，通过该寄存器可以设置每个引脚的功能，在这里我们设置GPF4、GPF5、GPF6引脚为普通输出引脚。每个引脚配置模式占配置寄存器中两位，设置成01=Output
图2 2440芯片GPF端口引脚的配置寄存器
数据寄存器：如果该引脚配置成输出引脚，将控制该引脚的寄存器的某相应位设置为1时，该引脚输出高电平；当引脚配置成输入模式时，读该引脚对应寄存器对应某位，可以获取当前引脚的输入电平状态
上拉寄存器：设置引脚对应寄存器某一位为0时，使能上拉功能，当设置该位为1时，关闭该引脚上拉功能
3、修改驱动程序
3.1 xxx_init、xxx_exit函数修改
在module_init、module_exit函数在insmod加载驱动模块、rmnod卸载驱动模块时被调用，在此修饰函数中完成GPF寄存器的映射。驱动编程中，配置寄存器之前必需相关寄存器的地址映射，这也是驱动编程和裸机编程的区别之一。裸机编程和单片机编程一样，使用寄存器的物理地址，而linux驱动中使用的虚拟地址，读写使用虚拟地址经MMU转换成物理地址，紧接着再执行，作用于实际物理内存。
xxx_init函数添加内容，完成物理地址到虚拟地址映射
static int led_drv_init(void) { ...... + gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16); + gpfdat = gpfcon + 1; ...... }
ioremap函数实现物理地址向虚拟地址映射功能，函数第一个参数是需要映射物理地址，第二个参数是映射区域的大小，返回值为映射后的虚拟地址值。
xxx_exit函数添加内容，卸载映射虚拟地址
static void led_drv_exit(void) { ...... + iounmap(gpfcon); ...... }
3.2 xxx_open函数修改
设置2440芯片与LED连接引脚为普通输出模式
static int led_drv_open(struct inode *inode, struct file *file) { *gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2))); *gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2))); return 0; }
3.3 xxx_wirte函数修改
根据应用程序write函数传入的值，设置与LED连接的GPF引脚的GPFDAT数据寄存器值，用于控制LED点亮和熄灭
static ssize_t led_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos) { int val; copy_from_user(&val, buf, count); // copy_to_user(); if (val == 1) { // 点灯 *gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6)); } else { // 灭灯 *gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6); } return 0; }
copy_from_user：从用户空间中拷贝数据到内核空间，第一个参数为拷贝到内核空间存放的目的地址，第二个参数为用户空间数据存放地址，第三个参数为要拷贝的数据字节数
4、编写测试应用程序
应用测试程序根据读取终端输入的命令，执行相关的操作。输入's'字符时，点亮所有LED；输入'o'字符时，关闭所有LED；输入'q'时，退出当前应用程序；输入'h'时，打印帮助信息
int main(int argc, char **argv) { int fd, val, old_val = -1; char com; fd = open("/dev/led", O_RDWR); if(fd == -1) { printf("can't open... "); exit(EXIT_FAILURE); } help_info(); printf("----> "); while(1) { com = getchar(); switch(com) { case 's': val = 1; break; case 'o': val = 0; break; case 'q': exit(EXIT_SUCCESS); case 'h': help_info(); break; case ' ': printf("----> "); break; default: break; } if(val != old_val) { write(fd, &val, 4); old_val = val; } } exit(EXIT_SUCCESS); }
完整驱动程序代码
#include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/init.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/device.h> #include <asm/uaccess.h> #include <asm/irq.h> #include <asm/io.h> //#include <asm/arch/regs-gpio.h> //#include <asm/hardware.h> int major; volatile unsigned long *gpfcon = NULL; volatile unsigned long *gpfdat = NULL; static struct class *led_drv_class; static struct class_device *led_drv_class_dev; static int led_drv_open(struct inode *inode, struct file *file); static ssize_t led_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos); static ssize_t led_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos); struct file_operations led_drv_fileop = { .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */ .open = led_drv_open, .read = led_drv_read, .write = led_drv_write, }; static int led_drv_open(struct inode *inode, struct file *file) { *gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2))); *gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2))); return 0; } static ssize_t led_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos) { printk("led_drv_read "); return 0; } static ssize_t led_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos) { int val; copy_from_user(&val, buf, count); // copy_to_user(); if (val == 1) { // 点灯 *gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6)); } else { // 灭灯 *gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6); } return 0; } static int led_drv_init(void) { major = register_chrdev(0, "led_light", &led_drv_fileop); led_drv_class = class_create(THIS_MODULE, "led_drv"); //led_drv_class_dev = class_device_create(led_drv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "led"); /* /dev/led */ led_drv_class_dev = device_create(led_drv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "led"); /* /dev/led */ gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16); gpfdat = gpfcon + 1; return 0; } static void led_drv_exit(void) { unregister_chrdev(major, "led_drv"); //class_device_unregister(led_drv_class_dev); device_unregister(led_drv_class_dev); class_destroy(led_drv_class); iounmap(gpfcon); } module_init(led_drv_init); module_exit(led_drv_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
完整应用程序代码
#include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/fcntl.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> void help_info(void) { printf("LED Contrl Function: "); printf("s---->Turn On "); printf("o---->Trun Off "); printf("q---->Quit "); printf("h---->Help Info "); } int main(int argc, char **argv) { int fd, val, old_val = -1; char com; fd = open("/dev/led", O_RDWR); if(fd == -1) { printf("can't open... "); exit(EXIT_FAILURE); } help_info(); printf("----> "); while(1) { com = getchar(); switch(com) { case 's': val = 1; break; case 'o': val = 0; break; case 'q': exit(EXIT_SUCCESS); case 'h': help_info(); break; case ' ': printf("----> "); break; default: break; } if(val != old_val) { write(fd, &val, 4); old_val = val; } } exit(EXIT_SUCCESS); }