有注释的LED驱动

裸机下控制LED灯非常方便，只需要配置好GPIO引脚功能，然后向GPIO引脚映射的内存地址处写入数据即可，但linux下驱动就不那么简单了，需要结合字符设备驱动的架构，然后将功能实现添加进去，笔者参考linux设备驱动程序（第三版）中介绍的新的接口来实现驱动。友善之臂官网提供的源码是基于miscdevice的驱动，而且接口似乎有点老，比如在linux设备驱动程序（第三版）中强调需要使用新的内存I/O接口来访问映射内存，建议使用ioread32,iowrite32等，但是它依然使用writel，readl等函数。另外笔者使用了两种方法：一种是修改友善之臂的驱动；另一种是使用标准的字符设备驱动

第一种方法实现：

混杂设备驱动中需要实现的是填充file_operations结构，然后设置miscdevices的各个字段值，然后注册到内核即可。详细流程如下：

1.编写ioctl接口函数

2.填充file_operations结构，主要是将ioctl函数注册进去

3.填充miscdevice结构，主要是次设备号、fops和设备名称。

4.编写要提供给module_init宏使用的初始化代码，设置LED端口为输出，注册到内核

5.编写要提供给module_exit宏使用的注销代码，主要是注销掉初始化中注册到内核的miscdevice设备

6.本源码修改了arg参数的值，0表示LED1~LED4全选中，1~4分别控制对应的LED灯

详细代码如下：

/*
 * Tiny6410开发板－led驱动(linux)使用miscdevice实现
 * 使用方法:
 * 1.编译内核2.6.38
 * 2.编写Makefile文件
 * 3.编译运行
 * 4.运行app/led测试(有关具体的测试细节清参考led_app.c)
 * 本程序中读写GPIO使用了新的访问I/O内存的函数ioread32,iowrite32
 * Author:jefby
 * Emai:jef199006@gmail.com
 */ 
#include <linux/module.h>//MODULE_AUTHOR,MODULE_LICENSE
#include <linux/init.h>//module_init,module_exit
#include <linux/fs.h>//file_operations
#include <linux/miscdevice.h>//misdevice 
#include <asm/io.h>//ioread32,iowrite32
#include <mach/gpio-bank-k.h>//定义了GPKCON
#include <mach/regs-gpio.h>//定义了gpio-bank-k中使用的S3C64XX_GPK_BASE
#include <mach/map.h>//定义了S3C64XX_VA_GPIO

/*设备名称*/
#define DEVICE_NAME "leds"

/* ioctl接口函数,cmd=0,表示关闭参数arg指定的LED灯;arg的值不能大于4；
 * 其中0表示所有的LED,LED1~LED4
 * 1~4分别表示LED1~LED4
 * 返回0或者错误-EINVAL
 * */
static int s3c6410_leds_ioctl(
    struct file*filp,
    unsigned int cmd,
    unsigned long arg
        )
{
 switch(cmd){
  unsigned tmp;
 case 0://close
 case 1://open
  if(arg > 4){//参数错误
   return -EINVAL;  
  }
  else if(arg == 0){//全亮或者全灭
   tmp = ioread32(S3C64XX_GPKDAT);//读出LED1~LED4所在寄存器的值
   tmp &= ~(0xF<<4);//打开LED1~LED4
   if(cmd == 0)//若是关闭，则关闭掉LED1~LED4
    tmp |= (0xF<<4);//if close,then write 0xF to GPK4~GPK7
   iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKDAT);
  }else{ //参数为1～4范围内
   tmp = ioread32(S3C64XX_GPKDAT);
   tmp &= ~(1<<(4+arg-1));//清除arg所指示的那一位值
   tmp |= ((!cmd)<<(4+arg-1));//写入新值
   iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKDAT);
  }
  return 0;
 default:
  return -EINVAL;
 }//switch(cmd)
 return 0;//应该不会执行
}

static struct file_operations dev_fops = {
 .owner = THIS_MODULE,
 .unlocked_ioctl = s3c6410_leds_ioctl,//定义的ioctl函数
};
static struct miscdevice misc  = {
 .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,//动态分配次设备号
 .name = DEVICE_NAME,//设备名称
 .fops = &dev_fops,
};

/*模块初始化*/
static int __init dev_init(void)
{
 int ret;
/*
 * 在设备驱动程序注册的时候初始化LED1～LED4所对应的GPIO管脚为输出
 * 并关闭LED1~LED4
 */ 
 unsigned tmp;
 tmp = ioread32(S3C64XX_GPKCON);
 tmp = (tmp & ~(0xFFFFU<<16)) | (0x1111U<<16);//先清除然后再设置其为输出
 iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKCON);//写入GPKCON
 
 tmp = readl(S3C64XX_GPKDAT);
 tmp |= (0xF<<4);//关闭LED灯
 iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKDAT);
//注册misc
 ret = misc_register(&misc);
 printk(DEVICE_NAME" initialized. ");

 return ret;
}

static void __exit dev_exit(void)
{
//卸载
 misc_deregister(&misc);
}

module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("jefby");

第2种方法使用了标准的字符设备驱动的编写方法，具体流程如下：

1.编写在file_operations中使用的ioctl和open函数，其中open函数初始化GPIO接口，ioctl函数实现LED灯的亮灭

2.填充file_operations结构

3.编写module_init宏使用的初始化代码；在这段代码中主要完成

a.申请主设备号，默认使用动态分配的方法

b.动态分配cdev结构，cdev表示一个字符设备

c.初始化cdev结构

d.注册到内核

4.编写module_exit宏使用的注销代码，主要是注销cdev结构和动态申请的主设备号

部分代码如下：

static int __init leds_init(void)
{
 /*
  *使用linux设备驱动中介绍的新方法来写，而不是用老的接口
  *申请主设备号
  *register_chrdev
  *新方法:
  * 0.获得一个或者多个设备编号(register_chrdev_region,或者alloc_chrdev_region)
  * 1.分配cdev结构
  * 2.初始化该cdev结构
  * 3.注册到内核
  *
  */
 int result;

 printk("Tiny 6410 leds module init. ");
 if(leds_major){
  dev = MKDEV(leds_major,0);
  result = register_chrdev_region(dev,1,"leds");
 }else{
  result = alloc_chrdev_region(&dev,0,1,"leds");
  leds_major = MAJOR(dev);//获得主设备号
  printk(KERN_ALERT "leds major = %d. ",leds_major);
 }
 if(result < 0){
  printk(KERN_WARNING "leds:can't get major %d ",leds_major);
  return result;
 }
 leds_cdev  = cdev_alloc();
 leds_cdev->ops = &leds_fops;
 //void cdev_init(struct cdev*cdev,struct file_operations *fops)
 cdev_init(leds_cdev,&leds_fops);
 //int cdev_add(struct cdev *dev,dev_t num,unsigned int count)
 cdev_add(leds_cdev,dev,1);
 printk("cdev add ok. ");
 

 return 0;
}

int leds_ioctl(
  struct file * filp,
  unsigned int cmd,
  unsigned long arg
       )
{
 if(arg > 4)//确定参数必须为0，此时ON和OFF都对应的是LED1~LED4
  return -EINVAL;
 switch(cmd){
  unsigned long tmp;
  case 0:
  case 1:
   if(arg == 0){
    tmp = ioread32(S3C64XX_GPKDAT);
    tmp &= ~(0xF<<4);
    if(cmd == 0)
     tmp |= 0xF<<4;
    iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKDAT);
     
   }else{
    tmp = ioread32(S3C64XX_GPKDAT);
    tmp &= ~(0x1<<(4+arg-1));//打开arg对应的LED灯
    if(cmd == 0)
     tmp |= 0x1<<(4+arg-1);
    iowrite32(tmp,S3C64XX_GPKDAT);
   }
   return 0;
  default:
   return -EINVAL;
 }
 return 0;
}

编写Makefile如下：

ifneq ($(KERNELRELEASE),)
 obj-m := leds.o
else
 KERNELDIR ?= /opt/FriendlyARM/mini6410/linux/linux-2.6.38
 PWD := $(shell pwd)
default:
 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
 rm -rf *.ko *.o *.order *~ *symvers *.mod.c
endif

完成后，接着编写应用程序测试它：

/*
 *
 * 控制LED的应用程序,格式 ./led arg cmd
 * arg=[0~4],cmd=[0.1]
 * cmd=0表示关闭LED，cmd=1表示打开LED
 * arg=0,全关或者全开LED灯
 * arg=1~4表示打开或关闭指定的LED灯 
 * Author:jefby
 * Email:jef199006@gmail.com
 *
 **/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
int main(int argc, char **argv)
{
 int on;
 int led_no;
 int fd;
 /* 检查led 控制的两个参数，如果没有参数输入则退出。*/
 if (argc != 3 || sscanf(argv[1], "%d", &led_no) != 1 || sscanf(argv[2],"%d", &on) != 1 ||
 on < 0 || on > 1 || led_no < 0 || led_no > 4) {
  fprintf(stderr, "Usage: leds led_no 0|1 ");
  exit(1);
 }
 /*打开/dev/leds 设备文件*/
 fd = open("/dev/leds0", 0);
 if (fd < 0) {
 fd = open("/dev/leds", 0);
 }
 if (fd < 0) {
 perror("open device leds");
 exit(1);
 }
 /*通过系统调用ioctl 和输入的参数控制led*/
 ioctl(fd, on, led_no);
 /*关闭设备句柄*/
 close(fd);
 return 0;
}

编译，然后使用NFS挂载到开发板上，加载模块然后运行应用程序即可，注意标准字符设备驱动程序还需要创建设备，如下图所示：

运行led程序可以看到LED灯已经可以成功驱动了！