1、通过GPIO库函数控制LED
open("/dev/myleds",...) close(fd)
---------------------------------------------
sys_open sys_close
led_open(...) led_release(...)
{ {
亮灯 灭灯
} }
电路原理图：
控制LED1 实则控制CPU上的管脚GPIOC12输出低/高电平
如何控制GPIOC12输出低/高电平：cpu datasheet
GPIOCALTFN0 0xc001c020
GPIOCOUTENB 0xc001c004
GPIOCOUT 0xc001c000
linux系统中如何控制GPIO管脚输出:本质上就是操作以上特殊功能寄存器
1）将物理地址映射为虚拟地址
然后通过虚拟地址访问特殊功能寄存器
2）内核中提供了一套控制GPIO的库函数
GPIO库函数控制GPIO管脚有固定的步骤：
1）申请GPIO管脚 （可选的）
int gpio_request(unsigned gpio, const char *name)
gpio,要申请的管脚编号
arch/arm/plat-s5p6818/common/cfg_type.h
name,名称
返回值，0 申请成功
非0 失败
2）使用GPIO管脚
//将参数指定的管脚设置为输入模式
int gpio_direction_input(unsigned gpio)
//获取指定管脚的电平状态
// 0/1, 低/高
int gpio_get_value(unsigned gpio)
//将参数指定的管脚设置为输出模式
//value 为0 默认输出低电平
非0 默认输出高电平
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
//设置指定管脚输出高/低电平
void gpio_set_value(unsigned gpio, int value)
3）释放GPIO管脚 （可选的）
//释放管脚
void gpio_free(unsigned gpio)
安装模块前将内核中自带的LED驱动裁剪掉
cd kernel/
make menuconfig
Device Drivers --->
-*- LED Support --->
< > LED Support for GPIO connected LEDs
< > PWM driven LED Support
[ ] LED Trigger support
make uImage
让开发板使用新内核
cp arch/arm/boot/uImage /tftpboot/
setenv bootcmd ping 192.168.1.8\;ping 192.168.1.8 \; tftp 48000000 uImage \; bootm 48000000
saveenv
insmod led_drv.ko
mknod /dev/myleds c 244 5
./test
观察LED1的变化
练习：LED1/2/3/4
2、内核空间和用户空间的数据交换
用户空间代码不能（直接）访问内核空间
内核空间代码访问用户空间时也加了限制
long copy_to_user(void __user *to,
const void *from, unsigned long n)
to, 目标地址
该地址应该介于0~3G
from, 源数据地址
该地址应该介于3G~4G
n, 希望连续拷贝的字节数
返回值，拷贝失败的字节数
long copy_from_user(void *to,
const void __user * from, unsigned long n)
to, 目标地址 （3G~4G）
from，源数据地址(0~3G)
n, 连续拷贝的字节数
返回值，操作失败的字节数
练习：
用户空间向led1设备写入1时灭灯
0 亮
读取 1 灯是灭
3、ioctl
对LED写操作实现LED亮灭控制不合理？
如果需要去实现uart驱动程序
应用程序通过uart发数据 应该实现write
收 read
如何在用户空间改变通信时的波特率？
用户空间使用ioctl----->unlocked_ioctl
ioctl,用于设置或者获取设备工作属性信息
例如uart 通信时 设置使用8n1 115200
查询当前uart通信时使用的波特率
函数原型：int ioctl(int d, int request, ...)
通常使用
1)ioctl(fd, cmd)
2)ioctl(fd, cmd, &arg)
练习：./test on/off 1/2/3/4
4、设备文件的自动创建
1) 根文件系统中有mdev
2) 挂载了proc sys 文件系统
rootfs/etc/init.d/rcS
mount -a
rootfs/etc/fstab
proc /proc proc defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
3）配置热插拔事件产生后要执行的动作
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
产生热插拔事件后，自动到proc/sys/kernel/hotplug执行/sbin/mdev产生相应的设备文件。
热插拔事件：
狭义: U盘的插入和拔出
广义： 也包括/sys目录的文件变化
4）编程产生热插拔事件
class_create
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,
dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)
class, 该device属于那种类型的设备
该果实挂在哪个树枝上
parent, 该device的父设备
devt, 设备号
drvdata，创建设备时传递给设备的附加信息
通常给NULL
fmt, ...：决定了将来/dev目录下产生的设备文件的名称
例如： "ttySAC%d",i
for(i=0; i<4; i++)
{
device_create(...., "ttySAC%d",i);
}
device_destroy
class_destroy
4) 设备的文件自动创建
真正创建设备文件的软件：mdev
挂载proc sys文件系统 /proc /sys
procfs
sysyfs都是基于内存的文件系统
其中的内容都是linux在执行过程中动态创建的
procfs, 用来向用户空间导出内核态的执行信息
常用的一些系统软件 例如ps基于该文件系统实现的
每个进程都会在proc目录对应一个其进程ID命名的文件夹
cat /proc/cmdline
cat /proc/partitions
cat /proc/cpuinfo
cat /proc/meminfo
cat /proc/devices
....
cat /proc/sys/kernel/printk
echo 7 >/proc/sys/kernel/printk
echo /sbin/mdev >/proc/sys/kernel/hotplug
sysfs, 它是从procfs分家出来的
专门用来展示硬件驱动模型 层次关系
安装xxx.ko模块
会自动产生 /sys/module/xxx/
触发热插拔事件
class_create device_create
class_destroy device_destroy
#include "../../global.h"
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <mach/platform.h> unsigned int major = ;
unsigned int minor = ;
dev_t dev ; //设备号 /*1 定义一个struct cdev变量*/
struct cdev led_cdev; static int led_open(struct inode *inode,
struct file *filp)
{
/*输出低电平*/
gpio_set_value(PAD_GPIO_C+, );
return ;
}
static int led_close(struct inode *inode,
struct file *filp)
{
gpio_set_value(PAD_GPIO_C+, );
return ;
} struct file_operations led_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.release = led_close,
};
int __init led_drv_init(void)
{
if(major) //静态
{
//dev = major<<20|minor;
dev = MKDEV(major, minor); register_chrdev_region(dev, , "myleds");
}
else //动态注册
{
alloc_chrdev_region(&dev, minor, , "myleds");
printk("<1>" "major=%d minor=%d\n",
MAJOR(dev), MINOR(dev));
}
/*2 初始化cdev变量*/
cdev_init(&led_cdev, &led_fops);
/*3 注册cdev变量*/
cdev_add(&led_cdev, dev, );
/*申请GPIO管脚*/
gpio_request(PAD_GPIO_C+, "led1");
/*使用GPIO管脚*/
gpio_direction_output(PAD_GPIO_C+, ); return ;
}
void __exit led_drv_exit(void)
{
/*释放GPIO管脚*/
gpio_free(PAD_GPIO_C+);
/*4 注销cdev*/
cdev_del(&led_cdev); unregister_chrdev_region(dev, );
}
module_init(led_drv_init);
module_exit(led_drv_exit);
#include "../../global.h"
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <mach/platform.h>
#include <linux/uaccess.h> unsigned int major = ;
unsigned int minor = ;
dev_t dev ; //设备号 /*1 定义一个struct cdev变量*/
struct cdev led_cdev; static int led_open(struct inode *inode,
struct file *filp)
{
return ;
}
static int led_close(struct inode *inode,
struct file *filp)
{
return ;
}
int k_stat = ; //记录灯的当前状态
ssize_t led_write(struct file *filp,
const char __user *buf,
size_t len, loff_t *offset)
{
int ret = ;
int k_cmd = ;
//buf中保存的是用户空间地址
//*buf在直接读取用户空间内存 没有权限检查 不安全
//*buf
ret = copy_from_user(&k_cmd, buf, len);
/*
*cmd=0 亮灯
* =1 灭灯
* */
gpio_set_value(PAD_GPIO_C+, k_cmd);
/*
* 1,灭的状态
* 0,亮的状态
* */
k_stat = k_cmd;
return len; }
ssize_t led_read(struct file *filp,
char __user *buf,
size_t len, loff_t *offset)
{
int ret = ;
/*
*buf 保存的是用户空间stat变量的地址
*内核需要向其中写入数据应该先检查是否有写权限
*以下做法不安全
* */
//*buf = k_stat; ret = copy_to_user(buf, &k_stat, len); return len; }
struct file_operations led_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.release = led_close,
.write = led_write,
.read = led_read,
};
int __init led_drv_init(void)
{
if(major) //静态
{
//dev = major<<20|minor;
dev = MKDEV(major, minor); register_chrdev_region(dev, , "myleds");
}
else //动态注册
{
alloc_chrdev_region(&dev, minor, , "myleds");
printk("<1>" "major=%d minor=%d\n",
MAJOR(dev), MINOR(dev));
}
/*2 初始化cdev变量*/
cdev_init(&led_cdev, &led_fops);
/*3 注册cdev变量*/
cdev_add(&led_cdev, dev, );
/*申请GPIO管脚*/
gpio_request(PAD_GPIO_C+, "led1");
/*使用GPIO管脚*/
gpio_direction_output(PAD_GPIO_C+, ); return ;
}
void __exit led_drv_exit(void)
{
/*释放GPIO管脚*/
gpio_free(PAD_GPIO_C+);
/*4 注销cdev*/
cdev_del(&led_cdev); unregister_chrdev_region(dev, );
}
module_init(led_drv_init);
module_exit(led_drv_exit);
#include "../../global.h"
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <mach/platform.h>
#include <linux/uaccess.h> #define CMD_LED_ON (0x10001)
#define CMD_LED_OFF (0x10002) unsigned int major = ;
unsigned int minor = ;
dev_t dev ; //设备号 /*1 定义一个struct cdev变量*/
struct cdev led_cdev; typedef struct led_desc
{
int gpio;//管脚编号
char *name;//名称
}led_desc_t; led_desc_t leds[]=
{
{PAD_GPIO_C+, "led1"},
{PAD_GPIO_C+ , "led2"},
{PAD_GPIO_C+, "led3"},
{PAD_GPIO_B+, "led4"},
}; static int led_open(struct inode *inode,
struct file *filp)
{
return ;
}
static int led_close(struct inode *inode,
struct file *filp)
{
return ;
}
ssize_t led_write(struct file *filp,
const char __user *buf,
size_t len, loff_t *offset)
{
return len;
}
ssize_t led_read(struct file *filp,
char __user *buf,
size_t len, loff_t *offset)
{
return len;
} long led_ioctl(struct file *filp,
unsigned int cmd,
unsigned long arg)
{
int ret = ;
int k_index = ; ret = copy_from_user(&k_index,
(const void *)arg, ); if(k_index> || k_index<)
{
return -EINVAL;
} switch(cmd)
{
case CMD_LED_ON:
gpio_set_value(leds[k_index-].gpio, );
break;
case CMD_LED_OFF:
gpio_set_value(leds[k_index-].gpio, );
break;
default:
return -EINVAL;
} return ;
} struct file_operations led_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.release = led_close,
.write = led_write,
.read = led_read,
.unlocked_ioctl = led_ioctl,
};
int __init led_drv_init(void)
{
int i = ;
if(major) //静态
{
//dev = major<<20|minor;
dev = MKDEV(major, minor); register_chrdev_region(dev, , "myleds");
}
else //动态注册
{
alloc_chrdev_region(&dev, minor, , "myleds");
printk("<1>" "major=%d minor=%d\n",
MAJOR(dev), MINOR(dev));
}
/*2 初始化cdev变量*/
cdev_init(&led_cdev, &led_fops);
/*3 注册cdev变量*/
cdev_add(&led_cdev, dev, ); for(i=; i<ARRAY_SIZE(leds); i++)
{
/*申请GPIO管脚*/
gpio_request(leds[i].gpio, leds[i].name);
/*使用GPIO管脚*/
gpio_direction_output(leds[i].gpio, );
}
return ;
}
void __exit led_drv_exit(void)
{
int i = ;
for(i=; i<ARRAY_SIZE(leds); i++)
{
/*释放GPIO管脚*/
gpio_free(leds[i].gpio);
}
/*4 注销cdev*/
cdev_del(&led_cdev); unregister_chrdev_region(dev, );
}
module_init(led_drv_init);
module_exit(led_drv_exit);
#include "../../global.h"
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <mach/platform.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/device.h> #define CMD_LED_ON (0x10001)
#define CMD_LED_OFF (0x10002) struct class *cls = NULL; unsigned int major = ;
unsigned int minor = ;
dev_t dev ; //设备号 /*1 定义一个struct cdev变量*/
struct cdev led_cdev; typedef struct led_desc
{
int gpio;//管脚编号
char *name;//名称
}led_desc_t; led_desc_t leds[]=
{
{PAD_GPIO_C+, "led1"},
{PAD_GPIO_C+ , "led2"},
{PAD_GPIO_C+, "led3"},
{PAD_GPIO_B+, "led4"},
}; static int led_open(struct inode *inode,
struct file *filp)
{
return ;
}
static int led_close(struct inode *inode,
struct file *filp)
{
return ;
}
ssize_t led_write(struct file *filp,
const char __user *buf,
size_t len, loff_t *offset)
{
return len;
}
ssize_t led_read(struct file *filp,
char __user *buf,
size_t len, loff_t *offset)
{
return len;
} long led_ioctl(struct file *filp,
unsigned int cmd,
unsigned long arg)
{
int ret = ;
int k_index = ; ret = copy_from_user(&k_index,
(const void *)arg, ); if(k_index> || k_index<)
{
return -EINVAL;
} switch(cmd)
{
case CMD_LED_ON:
gpio_set_value(leds[k_index-].gpio, );
break;
case CMD_LED_OFF:
gpio_set_value(leds[k_index-].gpio, );
break;
default:
return -EINVAL;
} return ;
} struct file_operations led_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.release = led_close,
.write = led_write,
.read = led_read,
.unlocked_ioctl = led_ioctl,
};
int __init led_drv_init(void)
{
int i = ;
if(major) //静态
{
//dev = major<<20|minor;
dev = MKDEV(major, minor); register_chrdev_region(dev, , "myleds");
}
else //动态注册
{
alloc_chrdev_region(&dev, minor, , "myleds");
printk("<1>" "major=%d minor=%d\n",
MAJOR(dev), MINOR(dev));
}
/*2 初始化cdev变量*/
cdev_init(&led_cdev, &led_fops);
/*3 注册cdev变量*/
cdev_add(&led_cdev, dev, );
/*自动产生设备文件*/
/*会产生 /sys/class/LEDS/*/
cls = class_create(THIS_MODULE, "LEDS");
/*会产生 /sys/class/LEDS/myleds/ */
device_create(cls,NULL,dev, NULL,"myleds"); for(i=; i<ARRAY_SIZE(leds); i++)
{
/*申请GPIO管脚*/
gpio_request(leds[i].gpio, leds[i].name);
/*使用GPIO管脚*/
gpio_direction_output(leds[i].gpio, );
}
return ;
}
void __exit led_drv_exit(void)
{
int i = ;
for(i=; i<ARRAY_SIZE(leds); i++)
{
/*释放GPIO管脚*/
gpio_free(leds[i].gpio);
}
/*自动销毁设备文件*/
device_destroy(cls, dev);
class_destroy(cls); /*4 注销cdev*/
cdev_del(&led_cdev); unregister_chrdev_region(dev, );
}
module_init(led_drv_init);
module_exit(led_drv_exit);