「正点原子Linux连载」第五十六章Linux自带的LED灯驱动实验

2020-3-21 14:51:25 1908

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：正点原子第五十六章Linux自带的LED灯驱动实验前面我们都是自己编写LED灯驱动，其实像LED灯这样非常基础的设备驱动，Linux内核已经集成了。Linux内核的LED灯驱动采用platform框架，因此我们只需要按照要求在设备树文件中添加相应的LED节点即可，本章我们就来学习如何使用Linux内核自带的LED驱动来驱动I.MX6U-ALPHA开发板上的LED0。 56.1 Linux内核自带LED驱动使能上一章节我们编写基于设备树的platform LED灯驱动，其实Linux内核已经自带了LED灯驱动，要使用Linux内核自带的LED灯驱动首先得先配置Linux内核，使能自带的LED灯驱动，输入如下命令打开Linux配置菜单： makemenuconfig 按照如下路径打开LED驱动配置项： -> Device Drivers -> LED Support (NEW_LEDS [=y]) ->LED Support for GPIO connected LEDs 按照上述路径，选择"LED Support for GPIO connected LEDs"，将其编译进Linux内核，也即是在此选项上按下"Y"键，使此选项前面变为"<>"，如图56.1.1所示：图56.1.1 使能LED灯驱动在"LED Support for GPIO connected LEDs"上按下可以打开此选项的帮助信息，如图56.1.2所示：图56.1.2 内部LED灯驱动帮助信息从图56.1.2可以看出，把Linux内部自带的LED灯驱动编译进内核以后，CONFIG_LEDS_GPIO就会等于'y'，Linux会根据CONFIG_LEDS_GPIO的值来选择如何编译LED灯驱动，如果为'y'就将其编译进Linux内核。配置好Linux内核以后退出配置界面，打开.config文件，会找到"CONFIG_LEDS_GPIO=y"这一行，如图56.1.3所示：图56.1.3.config文件内容重新编译Linux内核，然后使用新编译出来的zImage镜像启动开发板。 56.2 Linux内核自带LED驱动简介56.2.1 LED灯驱动框架分析LED灯驱动文件为/drivers/leds/leds-gpio.c，大家可以打开/drivers/leds/Makefile这个文件，找到如下所示内容：示例代码56.2.1.1 /drivers/leds/Makefile文件代码段 2 # LED Core 3 obj-$(CONFIG_NEW_LEDS) += led-core.o .....* 23 obj-$(CONFIG_LEDS_GPIO_REGISTER) += leds-gpio-register.o 24 obj-$(CONFIG_LEDS_GPIO) += leds-gpio.o 25 obj-$(CONFIG_LEDS_LP3944) += leds-lp3944.o ...... 第25行，如果定义了CONFIG_LEDS_GPIO的话就会编译leds-gpio.c这个文件，在上一小节我们选择将LED驱动编译进Linux内核，在.config文件中就会有"CONFIG_LEDS_GPIO=y"这一行，因此leds-gpio.c驱动文件就会被编译。接下来我们看一下leds-gpio.c这个驱动文件，找到如下所示内容：示例代码56.2.1.2 leds-gpio.c文件代码段 236staticconststruct of_device_id of_gpio_leds_match[]={ 237{.compatible ="gpio-leds",}, 238{}, 239}; ...... 290staticstruct platform_driver gpio_led_driver ={ 291.probe = gpio_led_probe, 292.remove = gpio_led_remove, 293.driver ={ 294.name ="leds-gpio", 295.of_match_table = of_gpio_leds_match, 296}, 297}; 298 299 module_platform_driver(gpio_led_driver); 第236~239行，LED驱动的匹配表，此表只有一个匹配项，compatible内容为"gpio-leds"，因此设备树中的LED灯设备节点的compatible属性值也要为"gpio-leds"，否则设备和驱动匹配不成功，驱动就没法工作。第290~296行，platform_driver驱动结构体变量，可以看出，Linux内核自带的LED驱动采用了platform框架。第291行可以看出probe函数为gpio_led_probe，因此当驱动和设备匹配成功以后gpio_led_probe函数就会执行。从294行可以看出，驱动名字为"leds-gpio"，因此会在/sys/bus/platform/drivers目录下存在一个名为"leds-gpio"的文件，如图56.2.1.1所示：图56.2.1.1 leds-gpio驱动文件第299行通过module_platform_driver函数向Linux内核注册gpio_led_driver这个platform驱动。 56.2.2 module_platform_driver函数简析在上一小节中我们知道LED驱动会采用module_platform_driver函数向Linux内核注册platform驱动，其实在Linux内核中会大量采用module_platform_driver来完成向Linux内核注册platform驱动的操作。module_platform_driver定义在include/linux/platform_device.h文件中，为一个宏，定义如下：示例代码56.2.2.1 module_platform_driver函数 221 #define module_platform_driver(__platform_driver) 222 module_driver(__platform_driver, platform_driver_register, 223 platform_driver_unregister) 可以看出，module_platform_driver依赖module_driver，module_driver也是一个宏，定义在include/linux/device.h文件中，内容如下：示例代码56.2.2.2 module_driver函数 1260 #define module_driver(__driver, __register, __unregister,...) 1261staticint __init __driver##_init(void) 1262{ 1263return __register(&(__driver), ##__VA_ARGS__); 1264} 1265 module_init(__driver##_init); 1266staticvoid __exit __driver##_exit(void) 1267{ 1268 __unregister(&(__driver), ##__VA_ARGS__); 1269} 1270 module_exit(__driver##_exit); 借助示例代码56.2.2.1和示例代码56.2.2.2，将： module_platform_driver(gpio_led_driver) 展开以后就是： static int __init gpio_led_driver_init(void) { return platform_driver_register (&(gpio_led_driver)); } module_init(gpio_led_driver_init); static void __exit gpio_led_driver_exit(void) { platform_driver_unregister (&(gpio_led_driver) ); } module_exit(gpio_led_driver_exit); 上面的代码不就是标准的注册和删除platform驱动吗？因此module_platform_driver函数的功能就是完成platform驱动的注册和删除。 56.2.3 gpio_led_probe函数简析当驱动和设备匹配以后gpio_led_probe函数就会执行，此函数主要是从设备树中获取LED灯的GPIO信息，缩减后的函数内容如下所示：示例代码56.2.3.1 gpio_led_probe函数 243staticint gpio_led_probe(struct platform_device pdev) 244{ 245struct gpio_led_platform_data pdata = dev_get_platdata(&pdev->dev); 246struct gpio_leds_priv priv; 247int i, ret =0; 248 249if(pdata && pdata->num_leds){/ 非设备树方式 / / 获取platform_device信息 / ......* 268}else{ /* 采用设备树 / 269 priv = gpio_leds_create(pdev);* 270if(IS_ERR(priv)) 271return PTR_ERR(priv); 272} 273 274 platform_set_drvdata(pdev, priv); 275 276return0; 277} 第269~271行，如果使用设备树的话，使用gpio_leds_create函数从设备树中提取设备信息，获取到的LED灯GPIO信息保存在返回值中，gpio_leds_create函数内容如下：示例代码56.2.3.2 gpio_leds_create函数 167staticstruct gpio_leds_priv gpio_leds_create(struct platform_device pdev) 168{ 169struct device dev =&pdev->dev; 170struct fwnode_handle child; 171struct gpio_leds_priv priv; 172int count, ret; 173struct device_node np; 174 175 count = device_get_child_node_count(dev); 176if(!count) 177return ERR_PTR(-ENODEV); 178 179 priv = devm_kzalloc(dev, sizeof_gpio_leds_priv(count), GFP_KERNEL); 180if(!priv) 181return ERR_PTR(-ENOMEM); 182 183 device_for_each_child_node(dev, child){ 184struct gpio_led led ={}; 185constcharstate =NULL;* 186 187 led.gpiod = devm_get_gpiod_from_child(dev,NULL, child); 188if(IS_ERR(led.gpiod)){ 189 fwnode_handle_put(child); 190 ret = PTR_ERR(led.gpiod); 191goto err; 192} 193 194 np = of_node(child); 195 196if(fwnode_property_present(child,"label")){ 197 fwnode_property_read_string(child,"label",&led.name); 198}else{ 199if(IS_ENABLED(CONFIG_OF)&&!led.name && np) 200 led.name = np->name; 201if(!led.name) 202return ERR_PTR(-EINVAL); 203} 204 fwnode_property_read_string(child,"linux,default-trigger", 205&led.default_trigger); 206 207if(!fwnode_property_read_string(child,"default-state", 208&state)){ 209if(!strcmp(state,"keep")) 210 led.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_KEEP; 211elseif(!strcmp(state,"on")) 212 led.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_ON; 213else 214 led.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_OFF; 215} 216 217if(fwnode_property_present(child,"retain-state-suspended")) 218 led.retain_state_suspended =1; 219 220 ret = create_gpio_led(&led,&priv->leds[priv->num_leds++], 221 dev,NULL); 222if(ret <0){ 223 fwnode_handle_put(child); 224goto err; 225} 226} 227 228return priv; 229 230 err: 231for(count = priv->num_leds -2; count >=0; count--) 232 delete_gpio_led(&priv->leds[count]); 233return ERR_PTR(ret); 234} 第175行，调用device_get_child_node_count函数统计子节点数量，一般在在设备树中创建一个节点表示LED灯，然后在这个节点下面为每个LED灯创建一个子节点。因此子节点数量也是LED灯的数量。第183行，遍历每个子节点，获取每个子节点的信息。第187行，获取LED灯所使用的GPIO信息。第196~197行，读取子节点label属性值，因为使用label属性作为LED的名字。第204~205行，获取"linux,default-trigger"属性值，可以通过此属性设置某个LED灯在Linux系统中的默认功能，比如作为系统心跳指示灯等等。第207~215行，获取"default-state"属性值，也就是LED灯的默认状态属性。第220行，调用create_gpio_led函数创建LED相关的io，其实就是设置LED所使用的io为输出之类的。create_gpio_led函数主要是初始化led_dat这个gpio_led_data结构体类型变量，led_dat保存了LED的操作函数等内容。关于gpio_led_probe函数就分析到这里，gpio_led_probe函数主要功能就是获取LED灯的设备信息，然后根据这些信息来初始化对应的IO，设置为输出等。 56.3 设备树节点编写打开文档Documentation/devicetree/bindings/leds/leds-gpio.txt，此文档详细的讲解了Linux自带驱动对应的设备树节点该如何编写，我们在编写设备节点的时候要注意一下几点： ①、创建一个节点表示LED灯设备，比如dtsleds，如果板子上有多个LED灯的话每个LED灯都作为dtsleds的子节点。 ②、dtsleds节点的compatible属性值一定要为"gpio-leds"。 ③、设置label属性，此属性为可选，每个子节点都有一个label属性，label属性一般表示LED灯的名字，比如以颜色区分的话就是red、green等等。 ④、每个子节点必须要设置gpios属性值，表示此LED所使用的GPIO引脚！ ⑤、可以设置"linux,default-trigger"属性值，也就是设置LED灯的默认功能，可以查阅Documentation/devicetree/bindings/leds/common.txt这个文档来查看可选功能，比如： backlight：LED灯作为背光。 default-on：LED灯打开 heartbeat：LED灯作为心跳指示灯，可以作为系统运行提示灯。 ide-disk：LED灯作为硬盘活动指示灯。 timer：LED灯周期性闪烁，由定时器驱动，闪烁频率可以修改 ⑥、可以设置"default-state"属性值，可以设置为on、off或keep，为on的时候LED灯默认打开，为off的话LED灯默认关闭，为keep的话LED灯保持当前模式。根据上述几条要求在imx6ull-alientek-emmc.dts中添加如下所示LED灯设备节点：示例代码56.3.1 dtsleds设备节点 1 dtsleds { 2 compatible ="gpio-leds"; 3 4 led0 { 5 label ="red"; 6 gpios =<&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>; 7 default-state ="off"; 8}; 9}; 因为I.MX6U-ALPHA开发板只有一个LED0，因此在dtsleds这个节点下只有一个子节点led0，LED0名字为red，默认关闭。修改完成以后保存并重新编译设备树，然后用新的设备树启动开发板。 56.4 运行测试用新的zImage和imx6ull-alientek-emmc.dtb启动开发板，启动以后查看/sys/bus/platform/devices/dtsleds这个目录是否存在，如果存在的话就如到此目录中，如图56.4.1所示：图56.4.1 dtsleds目录进入到leds目录中，此目录中的内容如图56.4.2所示：图56.4.2 leds目录内容从图56.4.2可以看出，在leds目录下有一个名为"red"子目录，这个子目录的名字就是我们在设备树中第5行设置的label属性值。我们的设置究竟有没有用，最终是要通过测试才能知道的，首先查看一下系统中有没有"sys/class/leds/red/brightness"这个文件，如果有的话就输入如下命令打开RED这个LED灯： echo 1 > sys/class/leds/red/brightness //打开LED0 关闭RED这个LED灯的命令如下： echo 0 > sys/class/leds/red/brightness //关闭LED0 如果能正常的打开和关闭LED灯话就说明我们Linux内核自带的LED灯驱动工作正常。我们一般会使用一个LED灯作为系统指示灯，系统运行正常的话这个LED指示灯就会一闪一闪的。里我们设置LED0作为系统指示灯，在dtsleds这个设备节点中加入"linux,default-trigger"属性信息即可，属性值为"heartbeat"，修改完以后的dtsleds节点内容如下：示例代码56.3.2 dtsleds设备节点 1 dtsleds { 2 compatible ="gpio-leds"; 3 4 led0 { 5 label ="red"; 6 gpios =<&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>; 7 linux,default-trigger ="heartbeat"; 8default-state ="on"; 9}; 10}; 第7行，设置LED0为heartbeat。第8行，默认打开LED0。重新编译设备树并且使用新的设备树启动Linux系统，启动以后LED0就会闪烁，作为系统心跳指示灯，表示系统正在运行。 0
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