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  • 迅为4412开发板Linux字符设备控制

    在 linux 驱动中字符设备驱动是必须掌握的,本章主要介绍字符设备应用的程序,无论是学习了后面的知识自己写的字符驱动,还是已有的字符驱动,都需要能够写一些简单的应用程序。即使从事 Linux 驱动方面的工作,Linux 驱动写出来之后,也需要由驱动程序员编写简单的应用程序来进行测试的。
    另外,关于驱动部分,迅为电子有专门的驱动实验教程提供给大家学习,大家有了这些基础之后再去学习底层的知识就会很容易了。
    在本手册的 10.22 章节,大家可以看到这些 C 程序也是可以在 Android 下面运行的,只不过没有图形界面。
    本章配套视频为:
    “视频 06_01 字符设备控制之 main 函数传参数”
    “视频 06_02 字符设备控制之 led 灯”
    “视频 06_03 字符设备控制之 buzzer 蜂鸣器”
    “视频 06_04 字符设备控制之 ADC 模数转换”
    17.1  入口 main  函数的参数
    在和用户交流的过程中,虽然所有人都学习过 C 语言,但是对 C 语言中的 main 函数的用法并不是很清楚。由于后面的实验需要用到这部分知识,这里就占用一个小节,先简单介绍一下 main 函数。
    main  函数简介
    main 函数作为应用程序的入口,在头文件“#include ”中。main 函数需要传参数的时候完整的定义为
    int main(int argc,char **argv)
    参数 argc,表示参数的个数
    参数**argv,存储输入字符的数组,argv[0]表示程序名称,argv[1]——argv[n]输入的参数
    不传参数的时候定义为
    int main(void)
    函数 main 的返回值为类型为 int,用于判断程序执行成功还是失败
    main  函数例程
    编写简单的 argvc.c 文件测试 main 函数。

    如上图所示,将输入的参数第一个和第二个转换成 int 类型,赋值给 i 和 j,最后输出打印。
    其中 argv[0]为程序名称,这里就是后面要编译的目标文件“argvc”。

    编译运行测试
    在 Ubuntu 系统下,如下图所示,进入前面实验创建的目录“/home/linuxsystemcode/”,使用命令“mkdircharcontrol”新建 charcontrol 文件夹,将源码 argvc.c 拷贝进去,进入新建的文件夹 charcontrol,如下图所示。

    使用命令“arm-none-linux-gnueabi-gcc -o argvc argvc.c -static”编译 argvc 文件, 如下图所示,使用命令“ls”可以看到生成了 argvc 可执行文件。

    这里介绍 U 盘拷贝代码的方法,也可以编译进文件系统,具体方法参考 10.3.5 小节。 将编译成的可执行文件 argvc,拷贝到 U 盘,启动开发板,插入 U 盘,加载 U 盘,运行程序如下。

    如上图所示,程序成功运行,打印:
    the Program name is ./mnt/udisk/argvc。
    因为运行的程序就是“./mnt/udisk/argvc”,这是第一个参数
    The command line has 2 argument:
    10,11。

    输入的参数是 10 和 11,对应 argv[2]和 argv[2]。
    17.2  字符类 led  灯
    在前面介绍 open 函数的时候,已经提到过如何打开字符类设备,获得句柄的方法和一般文件都是一样。
    Led 灯的设备节点在/dev 目录下,如下图所示,在超级终端可以使用 ls 命令查找。

    由于涉及到硬件知识,这里简单介绍一下硬件原理,如下图所示,led 小灯的硬件原理很简单。

    如上图所示,给 KP_COL0 和 VDD50_EN 网络高电平,三极管 L9014 就会导通,电源 VSYS 就会将电压加到电阻 R 和 led 小灯上,小灯就会亮。
    给 KP_COL0 和 VDD50_EN 网络低电平,三极管 L9014 就会截止,形成断路,小灯灭。
    在前面介绍过,如果要给文件进行写操作,那么使用的是 write 函数。对于 led 小灯的操作,使用写函数,理论上也是可以的。但是对于 IO 口(这里的 IO 口指的是硬件上的 IO 口, 不是指 IO 文件)的

    操作,Linux 专门设计了一个高效的函数 ioctl。
    这个函数在头文件#include中。
    int ioctl( int fd, int request, int cmd);
    参数 fd,函数 open 返回的句柄。
    参数 request 和参数 cmd,由内核驱动决定具体操作,例如 request 可以代表那个 IO 口,cmd 代表对 IO 进行什么样的操作,也可以反过来。具体的含义由驱动工程师在驱动中 switch 决定。
    返回值:返回 0 成功;返回-1,出错。

    小灯测试例程
    编写简单的 leds.c 文件测试小灯。首先添加头文件,如下图所示。
    通过 main 参数传过来的参数是 char 字符格式的,如果要传递给 ioctl 函数,需要用到数值转化函数atoi,添加了头文件#include 。
    接着由于小灯的数量和命令都是 2,所以对小灯数量和操作数进行宏定义
    #define LED_NUM 2
    #define LED_C 2。

    然后 main 函数如下图所示。

    如上图所示。
    第 33 行,调用了 ioctl 函数,将 main 函数的第一个和第二个参数传入驱动。
    第 19 行,解释那个参数具体代表什么含义,"argv1 is cmd;argv2 is io”,参数 1 对应命令,参数 2 对应具体那个 led 灯。
    第 36 行,将打开的设备节点"/dev/leds"关闭。

    编译运行测试
    在 Ubuntu 系统下,如下图所示,进入前面实验创建的目录“/home/linuxsystemcode/charcontrol”,将源码 leds.c 拷贝进去,如下图所示。

    使用命令“arm-none-linux-gnueabi-gcc -o leds leds.c -static”编译 leds 文件,如下图所示,使用命令“ls”可以看到生成了 leds 可执行文件。

    这里介绍 U 盘拷贝代码的方法,也可以编译进文件系统,具体方法参考实验 02
    将编译成的可执行文件 open,拷贝到 U 盘,启动开发板,插入 U 盘,加载 U 盘,运行程序如下。
    如下图所示,如果不加参数会有提示,然后报错。

    如下图所示,使用命令“./mnt/udisk/leds 0 0”运行,可以看到靠近蜂鸣器的小灯灭了。

    所有参数对小灯的控制如下:
    0 0 靠近蜂鸣器的小灯灭;
    0 1 靠近按键的小灯灭;
    1 0 靠近蜂鸣器的小灯亮;
    1 1 靠近按键的小灯亮。用户可以自行测试一下。

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