Linux设备驱动的Hello World—LED驱动 .

要看懂驱动源码，肯定是要从最基本的看起，C语言中，如printf("hello world\n");而对于驱动，肯定是LED，呵呵，恰好年轻时写过一个，还保留着，而且是流水灯式的，下面以ARM270（共有8个LED灯）为例。

一、无操作系统时的LED驱动

    在嵌入式系统的设计中，LED一般直接由CPU的GPIO（通用可编程 I/O 口）控制。GPIO一般由两组寄存器控制，即一组控制寄存器和一组数据寄存器。控制寄存器可设置GPIO 口的工作方式为输入或输出。当引脚被设置为输出时，向数据寄存器的对应位写入1和0会分别在引脚上产生高电平和低电平；当引脚设置为输入时，读取数据寄存器的对应位可获得引脚上相应的电平信号。则在无操作系统的情况下，设备驱动代码如下所示。

    //片选B-CS4基地址为0x10000000，数码管的偏移地址为0x500000.

    #defineSHOW_LED (*((volatile unsigned int *)0x10500000))

    #defineCTRL _LED (*((volatile unsigned int *)0x40E00068))  //GPIO80设置为转换功能2

    //初始化LED ,一般不需要初始化，因为boot已经对其进行初始化了。

    voidLightInit(void)

    {

        CTRL_LED = 0x1400; /*设置GPIO为输出*/

    }

    //点亮第n个LED

    voidLightOn(void)

    {

        SHOW_LED &= ~(1 << n);/*在GPIO上输出低电平*/

    }

    //熄灭第n个LED

    voidLightOff(void)

    {

        SHOW_LED |= (1 << n); /*在GPIO上输出高电平*/

    }

    上述程序中的LightInit()、LightOn()、LightOff()等函数都将作为 LED驱动提供给应用程序的外部接口函数。 程序中ToVirtual()等函数的作用是当系统启动了硬件MMU之后，根据物理地址和虚拟地址的映射关系，将寄存器的物理地址转化为虚拟地址。

 

二、Linux系统下的LED驱动

    在Linux 操作系统下编写LED 设备的驱动时，操作硬件的LightInit()、LightOn()、LightOff()这些函数仍然需要，但是，需要遵循Linux编程的命名习惯，重新将其命名为light_init()、light_on()、light_off()。这些函数将被LED 驱动中独立于设备的针对内核的接口进行调用。

led.c:

[cpp] view plaincopyprint?

1. //head   
2. #include <linux/init.h>   
3. #include <linux/module.h>  
4. #include <linux/kernel.h>   
5. #include <linux/fs.h>   
6. #include <asm/uaccess.h>   
7. #include <asm/io.h>   
8. #include <linux/cdev.h>   
9.   
10. #define BASE_NUM 0   
11. #define COUNT 1   
12. #define DEV_NAME "led"   
13.   
14. static char k_buf[128] = {0};  
15. //static struct cdev *led_cdev = NULL;  
16. static struct cdev led_cdev;  
17. static dev_t dev = 0;  
18. //#define VADDR __REG(0x10500000)   
19. static volatile unsigned int pa = 0x10500000;  
20. static volatile unsigned int va;  
21.   
22. //description   
23. MODULE_AUTHOR("[e-mail]");  
24. MODULE_DESCRIPTION("THIS IS FOR TESTING");  
25. MODULE_LICENSE("GPL");  
26.   
27. //open close read write   
28. //open   
29. static int led_open(struct inode *i_node, struct file *filep)  
30. {  
31.     return 0;  
32. }  
33.   
34. //close   
35. static int led_close(struct inode *i_node, struct file *filep)  
36. {  
37.     return 0;  
38. }  
39.   
40. //read   
41. static int led_read(struct file *filep,char *buf,  
42.             size_t size,loff_t *offset)  
43. {  
44.     int cnt = -1;  
45.       
46.     if(NULL == filep)  
47.     {  
48.         goto _out;  
49.     }     
50.       
51.     cnt = copy_to_user(buf,k_buf,sizeof(k_buf));  
52.       
53.     return (sizeof(k_buf)-cnt);  
54. _out:  
55.     return -1;  
56. }  
57.   
58. //write   
59. static int led_write(struct file *filep,const char *buf,  
60.             size_t size,loff_t *offset)  
61. {  
62.     if(NULL == filep)  
63.     {  
64.         goto _out;  
65.     }     
66.   
67.     copy_from_user(k_buf,buf,size);  
68.     *(char *)va = k_buf[0];   
69.     //writew(k_buf[0],va);   
70.     //*(char *)VADDR = k_buf[0];   
71.     return size;  
72. _out:  
73.     return -1;  
74. }  
75.   
76. //file operations   
77. static struct file_operations led_ops = {  
78.     .owner=     THIS_MODULE,  
79.     .open=      led_open,  
80.     .release=   led_close,    
81.     .read=      led_read,  
82.     .write=     led_write,  
83. };  
84.   
85. //init   
86. static int __init led_init(void)  
87. {  
88.     int cnt = -1;  
89.       
90.     //paddr to vaddr   
91.     (int *)va = ioremap(pa,4);  
92.   
93.     //alloc cdev region   
94.     cnt = alloc_chrdev_region(&dev,BASE_NUM,COUNT,DEV_NAME);  
95.     if(0 > cnt)  
96.     {  
97.         goto _out;  
98.     }  
99.           
100.     //alloc cdev，如果直接定义变量则不用申请内存。   
101.     //led_cdev = cdev_alloc();  
102.     //init cdev   
103.     cdev_init(&led_cdev,&led_ops);  
104.     //add cdev   
105.     cnt = cdev_add(&led_cdev,dev,COUNT);  
106.     //printk major_num   
107.     printk("<0>" "major number : %d\n",MAJOR(dev));  
108.   
109.   
110.     if(0 > cnt)  
111.     {  
112.         goto _out;  
113.     }  
114.   
115.     printk("<0>" "init ok!\n");  
116.   
117.     return 0;  
118. _out:  
119.     return -1;  
120. }  
121.   
122. //exit   
123. static void __exit led_exit(void)  
124. {  
125.     //unregister cdev region   
126.     unregister_chrdev_region(dev,COUNT);  
127.     //del cdev   
128.     cdev_del(&led_cdev);  
129.   
130.     iounmap((char *)va);  
131.   
132.     printk("<0>" "exit ok!\n");  
133. }  
134.   
135. //add to kernel   
136. module_init(led_init);  
137. module_exit(led_exit);  

//head#include <linux/init.h>#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/fs.h>#include <asm/uaccess.h>#include <asm/io.h>#include <linux/cdev.h>#define BASE_NUM 0#define COUNT 1#define DEV_NAME "led"static char k_buf[128] = {0};//static struct cdev *led_cdev = NULL;static struct cdev led_cdev;static dev_t dev = 0;//#define VADDR __REG(0x10500000)static volatile unsigned int pa = 0x10500000;static volatile unsigned int va;//descriptionMODULE_AUTHOR("[e-mail]");MODULE_DESCRIPTION("THIS IS FOR TESTING");MODULE_LICENSE("GPL");//open close read write//openstatic int led_open(struct inode *i_node, struct file *filep){return 0;}//closestatic int led_close(struct inode *i_node, struct file *filep){return 0;}//readstatic int led_read(struct file *filep,char *buf,size_t size,loff_t *offset){int cnt = -1;if(NULL == filep){goto _out;}cnt = copy_to_user(buf,k_buf,sizeof(k_buf));return (sizeof(k_buf)-cnt);_out:return -1;}//writestatic int led_write(struct file *filep,const char *buf,size_t size,loff_t *offset){if(NULL == filep){goto _out;}copy_from_user(k_buf,buf,size);*(char *)va = k_buf[0];//writew(k_buf[0],va);//*(char *)VADDR = k_buf[0];return size;_out:return -1;}//file operationsstatic struct file_operations led_ops = {.owner= THIS_MODULE,.open=led_open,.release=led_close,.read= led_read,.write= led_write,};//initstatic int __init led_init(void){int cnt = -1;//paddr to vaddr(int *)va = ioremap(pa,4);//alloc cdev regioncnt = alloc_chrdev_region(&dev,BASE_NUM,COUNT,DEV_NAME);if(0 > cnt){goto _out;}//alloc cdev，如果直接定义变量则不用申请内存。//led_cdev = cdev_alloc();//init cdevcdev_init(&led_cdev,&led_ops);//add cdevcnt = cdev_add(&led_cdev,dev,COUNT);//printk major_numprintk("<0>" "major number : %d\n",MAJOR(dev));if(0 > cnt){goto _out;}printk("<0>" "init ok!\n");return 0;_out:return -1;}//exitstatic void __exit led_exit(void){//unregister cdev regionunregister_chrdev_region(dev,COUNT);//del cdevcdev_del(&led_cdev);iounmap((char *)va);printk("<0>" "exit ok!\n");}//add to kernelmodule_init(led_init);module_exit(led_exit);

Makefile:

[cpp] view plaincopyprint?

1. EXTRA_CFLAGS += $(DEBFLAGS) -Wall  
2.   
3. ifneq ($(KERNELRELEASE),)  
4.     obj-m := led.o  
5. else  
6.     KDIR ?= /opt/270-s-2.6.9/linux-2.6.9_270-s  #之前的内核位置  
7.     PWD := $(shell pwd)  
8. all:  
9.     make $(EXTRA_CFLAGS) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules  
10. endif  
11. clean:  
12.     rm *.o *.ko led.mod.c   

EXTRA_CFLAGS += $(DEBFLAGS) -Wallifneq ($(KERNELRELEASE),)obj-m := led.oelseKDIR ?= /opt/270-s-2.6.9/linux-2.6.9_270-s  #之前的内核位置PWD := $(shell pwd)all:make $(EXTRA_CFLAGS) -C $(KDIR) M=$(PWD) modulesendifclean:rm *.o *.ko led.mod.c 

test.c:

[cpp] view plaincopyprint?

1. #include <stdio.h>   
2. #include <sys/types.h>   
3. #include <sys/stat.h>   
4. #include <fcntl.h>   
5.   
6. #define DEV_NAME "/dev/test"   
7. #define FLAGS (O_RDWR | O_CREAT)  
8.   
9. int main(void)  
10. {  
11.     int fd = -1;  
12.     int i = -1;  
13.     int cnt = -1;  
14.     unsigned char led = 0xff;  
15.       
16.     //open   
17.     fd = open(DEV_NAME, FLAGS);  
18.     if(0 > fd)  
19.     {  
20.         perror("open err:");  
21.         goto _out;  
22.     }     
23.       
24.     //流水灯   
25.     while(1)  
26.     {  
27.         for(i = 0; i < 8; i++)  
28.         {  
29.             led &= ~(1 << i);  
30.             cnt = write(fd, &led, 1);  
31.             if(0 > cnt)  
32.             {  
33.                 perror("write err:");  
34.                 goto _out;  
35.             }  
36.             led = 0xff;  
37.             sleep(1);  
38.         }  
39.     }  
40.   
41.     //close   
42.     close(fd);  
43.   
44.     return 0;  
45. _out:  
46.     return -1;  
47. }  

#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#define DEV_NAME "/dev/test"#define FLAGS (O_RDWR | O_CREAT)int main(void){int fd = -1;int i = -1;int cnt = -1;unsigned char led = 0xff;//openfd = open(DEV_NAME, FLAGS);if(0 > fd){perror("open err:");goto _out;}//流水灯while(1){for(i = 0; i < 8; i++){led &= ~(1 << i);cnt = write(fd, &led, 1);if(0 > cnt){perror("write err:");goto _out;}led = 0xff;sleep(1);}}//closeclose(fd);return 0;_out:return -1;}

    由于代码比较多，2个目录，一个驱动driver目录，一个应用程序目录test，上面程序的下载代码地址：http://download.csdn.net/detail/huangminqiang201209/4904596

大致过程如下：

    1.生成led.ko

    A.编写led.c

        1）驱动描述：MODULE_DESCRIPTION，MODULE_LICENSE等。

        2）系统操作函数：open、read、write、close等。

        3）file_operation结构体的封装，2.6内核的。

        4）注册设备：__init中register_chrdev。

        5) 注销：__exit中unregister。

        6) 模块的导入导出内核：module_init(led_init); module_exit(led_exit);

B.编写Makefile(这个Makefile还是有一点点复杂的哦)，与led.c同一目录

C．make生成led.ko

    还有一种生成*.ko的方法是编译内核模块，Makeconfigure:Y/N/M选择（呵呵，在此之前还要对Makefile、Kconfig等进行配置）M是将该功能编译成可以在需要时动态插入到内核中的模块，而Y是直接编译进内核，可以省略后面的几步，直接运行app。

2.生成应用程序APP

    1）编写main.c，应用程序

    2）/usr/local/hybus-arm-linux-R1.1/bin/arm-linux-gcc main.c -o app

3.将led.ko和app通过NFS挂在到开发板上。

4.创建led结点

    mknod /dev/led c 2500

5.装载led模块并查看led.ko

   insmod led.ko  lsmod led.ko

6.运行应用程序./app

7.卸载led模块

    rmmod led.ko