渡水无言个人主页渡水无言❄专栏传送门《linux专栏》《嵌入式linux驱动开发》《linux系统移植专栏》❄专栏传送门《freertos专栏》 《STM32 HAL库专栏》《linux裸机开发专栏》❄专栏传送门《产品测评专栏》⭐️流水不争先争的是滔滔不绝博主简介第二十届中国研究生电子设计竞赛全国二等奖 |国家奖学金 | 省级三好学生| 省级优秀毕业生获得者 | csdn新星杯TOP18 | 半导纵横专栏博主 | 211在读研究生在这里主要分享自己学习的linux嵌入式领域知识有分享错误或者不足的地方欢迎大佬指导也欢迎各位大佬互相三连​目录前言一、设备树 LED 驱动原理二、硬件原理图分析看过之前的博客可以忽略了三、实验程序编写四、LED 灯驱动程序编写五、编写测试 APP六、运行测试6.1、编译驱动程序和测试 APP6.2、运行测试总结前言前几期博客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函数本期博客就正式开始第一个基于设备树的Linux 驱动实验。一、设备树LED驱动原理整体模块功能流程如下ledApp.c(用户态) → 系统调用 →dtsled.c(内核驱动) → 设备树 (alphaled节点) → LED 硬件。执行流程如下驱动加载流程一致insmod dtsled.ko→ 匹配/alphaled节点 →cdev_add()→ 驱动初始化 → 等待APP调用。设备访问流程一致ledApp调用open()→dtsled.c对应led_open()→ 配置 GPIO1_IO03 →ledApp调用write()→ 控制亮灭本期博客使用设备树来向 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(新版led驱动实验程序编写)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。二、硬件原理图分析看过之前的博客可以忽略了从图中可以看出LED0 接到了 GPIO_3 上GPIO_3 就是 GPIO1_IO03当 GPIO1_IO03 输出低电平 (0) 的时候发光二极管 LED0 就会导通点亮当 GPIO1_IO03 输出高电平 (1) 的时候发光二极管 LED0 不会导通因此 LED0 也就不会点亮。所以 LED0 的亮灭取决于 GPIO1_IO03 的输出电平输出 0 就亮输出 1 就灭。三、实验程序编写在根节点“/”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alphaled { #address-cells 1; #size-cells 1; compatible atkalpha-led; status okay; reg 0x020C406C 0x04 /* CCM_CCGR1_BASE */ 0x020E0068 0x04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */ 0x020E02F4 0x04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */ 0x0209C000 0x04 /* GPIO1_DR_BASE */ 0x0209C004 0x04 ; /* GPIO1_GDIR_BASE */ };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)。属性 compatbile 设置 alphaled 节点兼容性为“atkalpha-led”。属性 status 设置状态为“okay”。reg 属性设置了驱动里面所要使用的寄存器物理地址。比如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。make dtbs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。四、LED灯驱动程序编写#include linux/types.h #include linux/kernel.h #include linux/delay.h #include linux/ide.h #include linux/init.h #include linux/module.h #include linux/errno.h #include linux/gpio.h #include linux/cdev.h #include linux/device.h #include linux/of.h #include linux/of_address.h #include asm/mach/map.h #include asm/uaccess.h #include asm/io.h /*************************************************************** Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 版本 : V1.0 描述 : LED驱动文件。 其他 : 无 ***************************************************************/ #define DTSLED_CNT 1 /* 设备号个数 */ #define DTSLED_NAME dtsled /* 名字 */ #define LEDOFF 0 /* 关灯 */ #define LEDON 1 /* 开灯 */ /* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */ static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1; static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03; static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03; static void __iomem *GPIO1_DR; static void __iomem *GPIO1_GDIR; /* dtsled设备结构体 */ struct dtsled_dev{ dev_t devid; /* 设备号 */ struct cdev cdev; /* cdev */ struct class *class; /* 类 */ struct device *device; /* 设备 */ int major; /* 主设备号 */ int minor; /* 次设备号 */ struct device_node *nd; /* 设备节点 */ }; struct dtsled_dev dtsled; /* led设备 */ /* * description : LED打开/关闭 * param - sta : LEDON(0) 打开LEDLEDOFF(1) 关闭LED * return : 无 */ void led_switch(u8 sta) { u32 val 0; if(sta LEDON) { val readl(GPIO1_DR); val ~(1 3); writel(val, GPIO1_DR); }else if(sta LEDOFF) { val readl(GPIO1_DR); val| (1 3); writel(val, GPIO1_DR); } } /* * description : 打开设备 * param - inode : 传递给驱动的inode * param - filp : 设备文件file结构体有个叫做private_data的成员变量 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。 * return : 0 成功;其他 失败 */ static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp) { filp-private_data dtsled; /* 设置私有数据 */ return 0; } /* * description : 从设备读取数据 * param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符) * param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区 * param - cnt : 要读取的数据长度 * param - offt : 相对于文件首地址的偏移 * return : 读取的字节数如果为负值表示读取失败 */ static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) { return 0; } /* * description : 向设备写数据 * param - filp : 设备文件表示打开的文件描述符 * param - buf : 要写给设备写入的数据 * param - cnt : 要写入的数据长度 * param - offt : 相对于文件首地址的偏移 * return : 写入的字节数如果为负值表示写入失败 */ static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) { int retvalue; unsigned char databuf[1]; unsigned char ledstat; retvalue copy_from_user(databuf, buf, cnt); if(retvalue 0) { printk(kernel write failed!\r\n); return -EFAULT; } ledstat databuf[0]; /* 获取状态值 */ if(ledstat LEDON) { led_switch(LEDON); /* 打开LED灯 */ } else if(ledstat LEDOFF) { led_switch(LEDOFF); /* 关闭LED灯 */ } return 0; } /* * description : 关闭/释放设备 * param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符) * return : 0 成功;其他 失败 */ static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp) { return 0; } /* 设备操作函数 */ static struct file_operations dtsled_fops { .owner THIS_MODULE, .open led_open, .read led_read, .write led_write, .release led_release, }; /* * description : 驱动出口函数 * param : 无 * return : 无 */ static int __init led_init(void) { u32 val 0; int ret; u32 regdata[14]; const char *str; struct property *proper; /* 获取设备树中的属性数据 */ /* 1、获取设备节点alphaled */ dtsled.nd of_find_node_by_path(/alphaled); if(dtsled.nd NULL) { printk(alphaled node nost find!\r\n); return -EINVAL; } else { printk(alphaled node find!\r\n); } /* 2、获取compatible属性内容 */ proper of_find_property(dtsled.nd, compatible, NULL); if(proper NULL) { printk(compatible property find failed\r\n); } else { printk(compatible %s\r\n, (char*)proper-value); } /* 3、获取status属性内容 */ ret of_property_read_string(dtsled.nd, status, str); if(ret 0){ printk(status read failed!\r\n); } else { printk(status %s\r\n,str); } /* 4、获取reg属性内容 */ ret of_property_read_u32_array(dtsled.nd, reg, regdata, 10); if(ret 0) { printk(reg property read failed!\r\n); } else { u8 i 0; printk(reg data:\r\n); for(i 0; i 10; i) printk(%#X , regdata[i]); printk(\r\n); } /* 初始化LED */ #if 0 /* 1、寄存器地址映射 */ IMX6U_CCM_CCGR1 ioremap(regdata[0], regdata[1]); SW_MUX_GPIO1_IO03 ioremap(regdata[2], regdata[3]); SW_PAD_GPIO1_IO03 ioremap(regdata[4], regdata[5]); GPIO1_DR ioremap(regdata[6], regdata[7]); GPIO1_GDIR ioremap(regdata[8], regdata[9]); #else IMX6U_CCM_CCGR1 of_iomap(dtsled.nd, 0); SW_MUX_GPIO1_IO03 of_iomap(dtsled.nd, 1); SW_PAD_GPIO1_IO03 of_iomap(dtsled.nd, 2); GPIO1_DR of_iomap(dtsled.nd, 3); GPIO1_GDIR of_iomap(dtsled.nd, 4); #endif /* 2、使能GPIO1时钟 */ val readl(IMX6U_CCM_CCGR1); val ~(3 26); /* 清楚以前的设置 */ val | (3 26); /* 设置新值 */ writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1); /* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能将其复用为 * GPIO1_IO03最后设置IO属性。 */ writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03); /*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性 *bit 16:0 HYS关闭 *bit [15:14]: 00 默认下拉 *bit [13]: 0 kepper功能 *bit [12]: 1 pull/keeper使能 *bit [11]: 0 关闭开路输出 *bit [7:6]: 10 速度100Mhz *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力 *bit [0]: 0 低转换率 */ writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03); /* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */ val readl(GPIO1_GDIR); val ~(1 3); /* 清除以前的设置 */ val | (1 3); /* 设置为输出 */ writel(val, GPIO1_GDIR); /* 5、默认关闭LED */ val readl(GPIO1_DR); val | (1 3); writel(val, GPIO1_DR); /* 注册字符设备驱动 */ /* 1、创建设备号 */ if (dtsled.major) { /* 定义了设备号 */ dtsled.devid MKDEV(dtsled.major, 0); register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME); } else { /* 没有定义设备号 */ alloc_chrdev_region(dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME); /* 申请设备号 */ dtsled.major MAJOR(dtsled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */ dtsled.minor MINOR(dtsled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */ } printk(dtsled major%d,minor%d\r\n,dtsled.major, dtsled.minor); /* 2、初始化cdev */ dtsled.cdev.owner THIS_MODULE; cdev_init(dtsled.cdev, dtsled_fops); /* 3、添加一个cdev */ cdev_add(dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT); /* 4、创建类 */ dtsled.class class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME); if (IS_ERR(dtsled.class)) { return PTR_ERR(dtsled.class); } /* 5、创建设备 */ dtsled.device device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME); if (IS_ERR(dtsled.device)) { return PTR_ERR(dtsled.device); } return 0; } /* * description : 驱动出口函数 * param : 无 * return : 无 */ static void __exit led_exit(void) { /* 取消映射 */ iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1); iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03); iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03); iounmap(GPIO1_DR); iounmap(GPIO1_GDIR); /* 注销字符设备驱动 */ cdev_del(dtsled.cdev);/* 删除cdev */ unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); /* 注销设备号 */ device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid); class_destroy(dtsled.class); } module_init(led_init); module_exit(led_exit); MODULE_LICENSE(GPL); MODULE_AUTHOR(duan);dtsled.c文件中的内容其实和之前的led实验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。在设备结构体dtsled_dev中添加了成员变量ndnd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。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。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。通过of_property_read_string函数获取alphaled节点的status属性值。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。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。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。五、编写测试APP本次博客直接使用的测试APP和之前的led实验一样将之前实验的ledApp.c文件复制到本章实验工程下即可。#include stdio.h #include unistd.h #include sys/types.h #include sys/stat.h #include fcntl.h #include stdlib.h #include string.h /*************************************************************** Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 文件名 : ledApp.c 版本 : V1.0 描述 :led驱测试APP。 其他 : 无 使用方法 ./ledtest /dev/led 0 关闭LED ./ledtest /dev/led 1 打开LED ***************************************************************/ #define LEDOFF 0 #define LEDON 1 /* * description : main主程序 * param - argc : argv数组元素个数 * param - argv : 具体参数 * return : 0 成功;其他 失败 */ int main(int argc, char *argv[]) { int fd, retvalue; char *filename; unsigned char databuf[1]; if(argc ! 3){ printf(Error Usage!\r\n); return -1; } filename argv[1]; /* 打开led驱动 */ fd open(filename, O_RDWR); if(fd 0){ printf(file %s open failed!\r\n, argv[1]); return -1; } databuf[0] atoi(argv[2]); /* 要执行的操作打开或关闭 */ /* 向/dev/led文件写入数据 */ retvalue write(fd, databuf, sizeof(databuf)); if(retvalue 0){ printf(LED Control Failed!\r\n); close(fd); return -1; } retvalue close(fd); /* 关闭文件 */ if(retvalue 0){ printf(file %s close failed!\r\n, argv[1]); return -1; } return 0; }六、运行测试6.1、编译驱动程序和测试APP编写Makefile文件本次实验的Makefile文件和之前的led实验基本一样只是将obj-m变量的值改为 dtsled.oMakefile内容如下所示KERNELDIR : /home/duan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.1_ga_alientek_v2.2 CURRENT_PATH : $(shell pwd) obj-m : dtsled.o build: kernel_modules kernel_modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M$(CURRENT_PATH) modules clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M$(CURRENT_PATH) clean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 ledApp6.2、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。sudo cp dtsled.ko /home/duan/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -fsudo cp ledApp /home/duan/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -f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下图所示从上图中可以看出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rmmod dtsled.ko总结本期博客就正式完成了第一个基于设备树的 Linux 驱动实验。