「正点原子Linux连载」第四十四章设备树下的LED驱动实验

2020-3-19 10:20:58 1310

0 1）实验平台：正点原子Linux开发板 2）摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子上一章我们详细的讲解了设备树语法以及在驱动开发中常用的OF函数，本章我们就开始第一个基于设备树的Linux驱动实验。本章在第四十二章实验的基础上完成，只是将其驱动开发改为设备树形式而已。 44.1 设备树LED驱动原理在《第四十二章新字符设备驱动实验》中，我们直接在驱动文件newchrled.c中定义有关寄存器物理地址，然后使用io_remap函数进行内存映射，得到对应的虚拟地址，最后操作寄存器对应的虚拟地址完成对GPIO的初始化。本章我们在第四十二章实验基础上完成，本章我们使用设备树来向Linux内核传递相关的寄存器物理地址，Linux驱动文件使用上一章讲解的OF函数从设备树中获取所需的属性值，然后使用获取到的属性值来初始化相关的IO。本章实验还是比较简单的，本章实验重点内容如下： ①、在imx6ull-alientek-emmc.dts文件中创建相应的设备节点。 ②、编写驱动程序(在第四十二章实验基础上完成)，获取设备树中的相关属性值。 ③、使用获取到的有关属性值来初始化LED所使用的GPIO。 44.2硬件原理图分析本章实验硬件原理图参考8.3小节即可。 44.3实验程序编写本实验对应的例程路径为：开发板光盘->2、Linux驱动例程->4_dtsled。本章实验在四十二章实验的基础上完成，重点是将驱动改为基于设备树的. 44.3.1 修改设备树文件在根节"/"下创建一个名为"alphaled"的子节点，打开imx6ull-alientek-emmc.dts文件，在根节点"/"最后面输入如下所示内容：示例代码44.3.1.1 alphaled节点 1 alphaled { 2 #address-cells =<1>; 3 #size-cells =<1>; 4 compatible ="atkalpha-led"; 5 status ="okay"; 6 reg =< 0X020C406C0X04 /* CCM_CCGR1_BASE / 7 0X020E00680X04 / SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE / 8 0X020E02F40X04 / SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE / 9 0X0209C0000X04 / GPIO1_DR_BASE / 10 0X0209C0040X04>; / GPIO1_GDIR_BASE / 11}; 第2、3行，属性#address-cells和#size-cells都为1，表示reg属性中起始地址占用一个字长(cell)，地址长度也占用一个字长(cell)。第4行，属性compatbile设置alphaled节点兼容性为"atkalpha-led"。第5行，属性status设置状态为"okay"。第6~10行，reg属性，非常重要！reg属性设置了驱动里面所要使用的寄存器物理地址，比如第6行的"0X020C406C 0X04"表示I.MX6ULL的CCM_CCGR1寄存器，其中寄存器首地址为0X020C406C，长度为4个字节。设备树修改完成以后输入如下命令重新编译一下imx6ull-alientek-emmc.dts： makedtbs 编译完成以后得到imx6ull-alientek-emmc.dtb，使用新的imx6ull-alientek-emmc.dtb启动Linux内核。Linux启动成功以后进入到/proc/device-tree/目录中查看是否有"alphaled"这个节点，结果如图44.3.1.1所示：图44.3.1.1 alphaled节点如果没有"alphaled"节点的话请重点下面两点： ①、检查设备树修改是否成功，也就是alphaled节点是否为根节点"/"的子节点。 ②、检查是否使用新的设备树启动的Linux内核。可以进入到图44.3.1中的alphaled目录中，查看一下都有哪些属性文件，结果如图44.3.1.2所示：图44.3.1.2 alphaled节点文件大家可以查看一下compatible、status等属性值是否和我们设置的一致。 44.3.2 LED灯驱动程序编写设备树准备好以后就可以编写驱动程序了，本章实验在第四十二章实验驱动文件newchrled.c的基础上修改而来。新建名为"4_dtsled"文件夹，然后在4_dtsled文件夹里面创建vscode工程，工作区命名为"dtsled"。工程创建好以后新建dtsled.c文件，在dtsled.c里面输入如下内容：示例代码44.3.2.1 dtsled.c文件内容 1 #include <linux/types.h> 2 #include <linux/kernel.h> 3 #include <linux/delay.h> 4 #include <linux/ide.h> 5 #include <linux/init.h> 6 #include <linux/module.h> 7 #include <linux/errno.h> 8 #include <linux/gpio.h> 9 #include <linux/cdev.h> 10 #include <linux/device.h> 11 #include <linux/of.h> 12 #include <linux/of_address.h> 13 #include <asm/mach/map.h> 14 #include <asm/uaccess.h> 15 #include <asm/io.h> 16/************************************************************ 17 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 18文件名 : dtsled.c 19作者 : 左忠凯 20版本 : V1.0 21描述 : LED驱动文件。 22其他 : 无 23论坛 : www.openedv.com 24日志 : 初版V1.0 2019/7/9 左忠凯创建 25 ************************************************************/ 26 #define DTSLED_CNT 1 / 设备号个数 / 27 #define DTSLED_NAME "dtsled" / 名字 / 28 #define LEDOFF 0 / 关灯 / 29 #define LEDON 1 / 开灯 / 30 31/ 映射后的寄存器虚拟地址指针 / 32staticvoid __iomem IMX6U_CCM_CCGR1; 33staticvoid __iomem SW_MUX_GPIO1_IO03; 34staticvoid __iomem SW_PAD_GPIO1_IO03; 35staticvoid __iomem GPIO1_DR; 36staticvoid __iomem GPIO1_GDIR; 37 38/* dtsled设备结构体 / 39struct dtsled_dev{ 40 dev_t devid; / 设备号 / 41struct cdev cdev; / cdev / 42struct class class; /* 类 / 43struct device device; /* 设备 / 44int major; / 主设备号 / 45int minor; / 次设备号 / 46struct device_node nd;/* 设备节点 /* 47}; 48 49struct dtsled_dev dtsled;/* led设备 / 50 51/ 52 * @description : LED打开/关闭 53 * @param - sta : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED 54 * @Return : 无 55 / 56void led_switch(u8 sta) 57{ 58 u32 val =0; 59if(sta == LEDON){ 60 val = readl(GPIO1_DR); 61 val &=~(1<<3); 62 writel(val, GPIO1_DR); 63}elseif(sta == LEDOFF){ 64 val = readl(GPIO1_DR); 65 val\|=(1<<3); 66 writel(val, GPIO1_DR); 67} 68} 69 70/ 71 * @description : 打开设备 72 * @param – inode : 传递给驱动的inode 73 * @param – filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量 74 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。 75 * @return : 0 成功;其他失败 76 / 77staticint led_open(struct inode inode,struct file filp) 78{ 79 filp->private_data =&dtsled;/ 设置私有数据 / 80return0; 81} 82 83/ 84 * @description : 从设备读取数据 85 * @param – filp : 要打开的设备文件(文件描述符) 86 * @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区 87 * @param - cnt : 要读取的数据长度 88 * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移 89 * @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败 90 / 91static ssize_t led_read(struct file filp,char __user buf,size_t cnt, loff_t offt) 92{ 93return0; 94} 95 96/* 97 * @description : 向设备写数据 98 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符 99 * @param - buf : 要写给设备写入的数据 100 * @param - cnt : 要写入的数据长度 101 * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移 102 * @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败 103 / 104static ssize_t led_write(struct file filp,constchar __user buf,size_t cnt, loff_t offt) 105{ 106int retvalue; 107unsignedchar databuf[1]; 108unsignedchar ledstat; 109 110 retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt); 111if(retvalue <0){ 112 printk("kernel write failed!rn"); 113return-EFAULT; 114} 115 116 ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 / 117 118if(ledstat == LEDON){ 119 led_switch(LEDON); / 打开LED灯 / 120}elseif(ledstat == LEDOFF){ 121 led_switch(LEDOFF); / 关闭LED灯 / 122} 123return0; 124} 125 126/ 127 * @description : 关闭/释放设备 128 * @param – filp : 要关闭的设备文件(文件描述符) 129 * @return : 0 成功;其他失败 130 / 131staticint led_release(struct inode inode,struct file filp) 132{ 133return0; 134} 135 136/ 设备操作函数 / 137staticstruct file_operations dtsled_fops ={ 138.owner = THIS_MODULE, 139.open = led_open, 140.read = led_read, 141.write = led_write, 142.release = led_release, 143}; 144 145/ 146 * @description : 驱动入口函数 147 * @param : 无 148 * @return : 无 149 / 150staticint __init led_init(void) 151{ 152 u32 val =0; 153int ret; 154 u32 regdata[14]; 155constcharstr; 156struct property proper; 157 158/ 获取设备树中的属性数据 /* *159/ 1、获取设备节点：alphaled /* 160 dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled"); 161if(dtsled.nd ==NULL){ 162 printk("alphaled node not find!rn"); 163return-EINVAL; 164}else{ 165 printk("alphaled node find!rn"); 166} 167 *168/ 2、获取compatible属性内容 /* 169 proper = of_find_property(dtsled.nd,"compatible",NULL); 170if(proper ==NULL){ 171 printk("compatible property find failedrn"); 172}else{ *173 printk("compatible = %srn",(char)proper->value); 174} 175 176/* 3、获取status属性内容 /* 177 ret = of_property_read_string(dtsled.nd,"status",&str); 178if(ret <0){ 179 printk("status read failed!rn"); 180}else{ 181 printk("status = %srn",str); 182} 183 *184/ 4、获取reg属性内容 /* 185 ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd,"reg", regdata,10); 186if(ret <0){ 187 printk("reg property read failed!rn"); 188}else{ 189 u8 i =0; 190 printk("reg data:rn"); 191for(i =0; i <10; i++) 192 printk("%#X ", regdata); 193 printk("rn"); 194} 195 *196/ 初始化LED /* 197 #if0 *198/ 1、寄存器地址映射 /* 199 IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0], regdata[1]); 200 SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2], regdata[3]); 201 SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4], regdata[5]); 202 GPIO1_DR = ioremap(regdata[6], regdata[7]); 203 GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8], regdata[9]); 204 #else 205 IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd,0); 206 SW_MUX_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd,1); 207 SW_PAD_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd,2); 208 GPIO1_DR = of_iomap(dtsled.nd,3); 209 GPIO1_GDIR = of_iomap(dtsled.nd,4); 210 #endif 211 212/* 2、使能GPIO1时钟 / 213 val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1); 214 val &=~(3<<26);/ 清楚以前的设置 / 215 val \|=(3<<26);/ 设置新值 / 216 writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1); 217 218/ 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为 219 * GPIO1_IO03，最后设置IO属性。 220 / 221 writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03); 222 223/ 寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性 / 224 writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03); 225 226/ 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 / 227 val = readl(GPIO1_GDIR); 228 val &=~(1<<3);/ 清除以前的设置 / 229 val \|=(1<<3);/ 设置为输出 / 230 writel(val, GPIO1_GDIR); 231 232/ 5、默认关闭LED / 233 val = readl(GPIO1_DR); 234 val \|=(1<<3); 235 writel(val, GPIO1_DR); 236 237/ 注册字符设备驱动 / 238/ 1、创建设备号 / 239if(dtsled.major){ / 定义了设备号 / 240 dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major,0); 241 register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME); 242}else{/ 没有定义设备号 / 243 alloc_chrdev_region(&dtsled.devid,0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);/ 申请设备号 / 244 dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);/ 获取分配号的主设备号 / 245 dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);/ 获取分配号的次设备号 / 246} 247 printk("dtsled major=%d,minor=%drn",dtsled.major, dtsled.minor); 248 249/ 2、初始化cdev / 250 dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE; 251 cdev_init(&dtsled.cdev,&dtsled_fops); 252 253/ 3、添加一个cdev / 254 cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT); 255 256/ 4、创建类 / 257 dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME); 258if(IS_ERR(dtsled.class)){ 259return PTR_ERR(dtsled.class); 260} 261 262/ 5、创建设备 / 263 dtsled.device = device_create(dtsled.class,NULL, dtsled.devid,NULL,DTSLED_NAME); 264if(IS_ERR(dtsled.device)){ 265return PTR_ERR(dtsled.device); 266} 267 268return0; 269} 270 271/ 272 * @description : 驱动出口函数 273 * @param : 无 274 * @return : 无 275 / 276staticvoid __exit led_exit(void) 277{ 278/ 取消映射 / 279 iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1); 280 iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03); 281 iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03); 282 iounmap(GPIO1_DR); 283 iounmap(GPIO1_GDIR); 284 285/ 注销字符设备驱动 / 286 cdev_del(&dtsled.cdev);/ 删除cdev / 287 unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT);/注销设备号/ 288 289 device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid); 290 class_destroy(dtsled.class); 291} 292 293 module_init(led_init); 294 module_exit(led_exit); 295 MODULE_LICENSE("GPL"); 296 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai"); dtsled.c文件中的内容和第四十二章的newchrled.c文件中的内容基本一样，只是dtsled.c中包含了处理设备树的代码，我们重点来看一下这部分代码。第46行，在设备结构体dtsled_dev中添加了成员变量nd，nd是device_node结构体类型指针，表示设备节点。如果我们要读取设备树某个节点的属性值，首先要先得到这个节点，一般在设备结构体中添加device_node指针变量来存放这个节点。第160~166行，通过of_find_node_by_path函数得到alphaled节点，后续其他的OF函数要使用device_node。第169~174行，通过of_find_property函数获取alphaled节点的compatible属性，返回值为property结构体类型指针变量，property的成员变量value表示属性值。第177~182行，通过of_property_read_string函数获取alphaled节点的status属性值。第185~194行，通过of_property_read_u32_array函数获取alphaled节点的reg属性所有值，并且将获取到的值都存放到regdata数组中。第192行将获取到的reg属性值依次输出到终端上。第199~203行，使用"古老"的ioremap函数完成内存映射，将获取到的regdata数组中的寄存器物理地址转换为虚拟地址。第205~209行，使用of_iomap函数一次性完成读取reg属性以及内存映射，of_iomap函数是设备树推荐使用的OF函数。 44.3.3 编写测试APP本章直接使用第四十二章的测试APP，将上一章的ledApp.c文件复制到本章实验工程下即可。 44.4 运行测试44.4.1 编译驱动程序和测试APP1、编译驱动程序* 编写Makefile文件，本章实验的Makefile文件和第四十章实验基本一样，只是将obj-m变量的值改为dtsled.o，Makefile内容如下所示：示例代码44.4.1.1 Makefile文件 1 KERNELDIR:= /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek ...... 4 obj-m := dtsled.o.o ...... 11 clean: 12$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean 第4行，设置obj-m变量的值为dtsled.o。输入如下命令编译出驱动模块文件： make-j32 编译成功以后就会生成一个名为"dtsled.ko"的驱动模块文件。 2、编译测试APP 输入如下命令编译测试ledApp.c这个测试程序： arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp 编译成功以后就会生成ledApp这个应用程序。 44.4.2 运行测试将上一小节编译出来的dtsled.ko和ledApp这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中，重启开发板，进入到目录lib/modules/4.1.15中，输入如下命令加载dtsled.ko驱动模块： depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令 modprobe dtsled.ko //加载驱动驱动加载成功以后会在终端中输出一些信息，如图44.4.2.1所示：图44.4.2.1 驱动加载成功以后输出的信息从图44.4.2.1可以看出，alpahled这个节点找到了，并且compatible属性值为"atkalpha-led"，status属性值为"okay"，reg属性的值为"0X20C406C 0X4 0X20E0068 0X4 0X20E02F4 0X4 0X209C000 0X4 0X209C004 0X4"，这些都和我们设置的设备树一致。驱动加载成功以后就可以使用ledApp软件来测试驱动是否工作正常，输入如下命令打开LED灯： ./ledApp /dev/dtsled 1 //打开LED灯输入上述命令以后观察I.MX6U-ALPHA开发板上的红色LED灯是否点亮，如果点亮的话说明驱动工作正常。在输入如下命令关闭LED灯： ./ledApp /dev/dtsled 0 //关闭LED灯输入上述命令以后观察I.MX6U-ALPHA开发板上的红色LED灯是否熄灭。如果要卸载驱动的话输入如下命令即可： rmmoddtsled.ko 0
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