第一个驱动程序(点亮LED灯)

1.概述

一个软件系统分为：应用程序、库、操作系统、驱动程序。

（1）应用程序使用库函数提供的open打开LED设备文件。

（2）库根据open函数传入的参数执行“swi”指令，引起CPU异常进入内核。

（3）内核的异常处理函数根据这些参数找到对应的驱动程序，并且将打开的设备文件句柄返回给库，进而返回给应用程序。

（4）应用程序获得句柄后，使用库提供的write或ioclt函数发出控制命令。

（5）库根据write或ioclt函数传入的参数执行“swi”指令，引起CPU异常，进入内核。

（6）内核的异常处理函数根据参数调用相关驱动程序，点亮LED灯。

一般来说，当应用程序调用open、read、write、ioctl、mmap等函数后，系统将会调用驱动程序中的open、read、write、ioctl、mmap等函数进行相关操作。

驱动程序通过静态链接或者动态加载的方式编进内核。

2.Linux驱动程序

Linux的外设可以分为3类：字符设备（character device）、块设备（block device）和网络接口（network interface）。

字符设备是能够向字节流一样访问的设备。比如串口、LED等等。应用程序可以通过设备文件来访问字符设备（/dev/ttySAC0）。

块设备上的数据以块的形式存放，比如NAND Flash上的数据以页为单位存放。

网络接口具有字符设备、块设备的部分特点。

3.开发步骤

（1）查看原理图，数据手册，了解设备的操作方法。

（2）在内核中找到相近的驱动程序，以它为模板进行开发。

（3）编写内核的初始化程序，比如向内核注册驱动程序、卸载驱动程序。

（4）设计所要实现的操作，比如open、close、read、write等函数。

（5）编译驱动程序到内核中，后者动态加载进内核。

（6）测试驱动程序。

static struct class *firstdrv_class;

static struct class_device*firstdrv_class_dev;

 

static int leddrv_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

printk("first_drv_open\n");

    return 0;

}

static ssize_t leddrv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)

{

    int val;

printk("first_drv_write\n");

return 0;

}

static struct file_operations leddrv_fops = {

    .owner  =   THIS_MODULE,    /* 这是一个宏__this_module?? */

    .open   =   leddrv_open,     

   .write = leddrv_write,    

};

int major;

static int leddrv_init(void)

{

major = register_chrdev(0, "led_drv", &first_drv_fops); // 自动分配一个主设备号

firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");

firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz");            /*自动创建 /dev/xyz */

return 0;

}

static void leddrv_exit(void)

{

unregister_chrdev(major, "first_drv"); // 

    class_device_unregister(firstdrv_class_dev);

class_destroy(firstdrv_class);

}

module_init(leddrv_init);

module_exit(leddrv_exit);

 

Makefile文件

KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6

all:

make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules   

clean:

make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean

rm -rf modules.order

obj-m += led_drv.o

注：需要仔细考虑驱动程序中需要包括哪些头文件！

cat  /proc/devices查看注册进内核的驱动程序。

在当前文件目录下进行make modules，生成驱动模块led_drv.ko，将他放到单板根文件系统的/lib/modules/2.622.6/目录下，然后“insmod led_drv.ko”命令进行加装进内核，“rmmod led_drv.ko”为卸载命令。

 

3.应用程序

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<fcntl.h>

#include<stdio.h>

int main(int argc, char **argv)

{

   int fd;

   int val =1;

   fd =open("/dev/xxx",O_RDWR);

   if(fd<0)

    printf("can't open!\n");

   write(fd,&val,4);

   return 0;

}

 

arm-linux-gcc -o ledtest ledtest.c编译应用程序。

4.创建设备节点

直接运行测试文件输出openfailed。原因是没有创建设备节点。

进行测试，将ledtest 拷贝到网络文件系统下，开发板以网络文件系统方式启动，运行该文件。

测试结果：

（1）手动在单板根文件系统下建立设备节点：

mknod  /dev/xxx  c  231  0

进行测试，将ledtest 拷贝到网络文件系统下，开发板以网络文件系统方式启动，运行该文件。

测试结果：

（2）利用mdev自动建立设备节点

在驱动程序中添加代码创建类和设备，使得在/sys/目录下生成驱动程序信息，mdev机制会根据该信息，在/dev/目录下自动创建设备节点。

在/dev/init.d/rcS脚本文件中我们已经设置了mdev机制。

我们的脚本文件：

韦东山第12课2.2节总结：韦东山老师的视频加载驱动后，发现这些函数未识别即unknown symbol的错误。加上MODULE_LICENSE("GPL")。但是我在编译的时候还是出现了警告，不过程序可以成功测试。

测试结果如下：

（a）查看/dev/first_drv发现已经存在，系统自动帮我们创建了字符设备节点。

(b)查看sys目录下的文件信息。

韦东山第12课2.3节总结：

7.完善硬件的操作：

1）看原理图：确定物理连接的端口。

2）看芯片手册：确定需要操作的寄存器。0x21180000

3）写代码：单片机实验时是直接操作物理地址；而驱动程序中是操作虚拟地址，需要经过映射ioremap（）。

下面我们一步一步往下走：

1）看JZ2440原理图

这三个灯分别接到了GPF4、GPF5、GPF6三个引脚。

1）查2440手册确定寄存器

需要操作GPFCON、GPFDAT两个寄存器，GPFCON的寄存器地址为0x56000050，GPFDAT的寄存器地址为0x56000054。

volatile unsigned long *gpfcon = NULL;

volatile unsigned long *gpfdat = NULL;

gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16); //地址映射

gpfdat = gpfcon + 1;

static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)函数中配置寄存器

/* 配置GPF4、5、6为输出*/

*gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2)));

*gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2)));

static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)函数中点灯

    int val;

copy_from_user(&val, buf, count); // copy_to_user();将buf拷贝到内核空间

if (val == 1)

{

// 点灯

*gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));

}

else

{

// 灭灯

*gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6);

}

 

测试程序修改：

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <stdio.h>

 

/* firstdrvtest on

  * firstdrvtest off

  */

int main(int argc, char **argv)  //argc为参数个数 ，argv[1]为第二个参数

{

int fd;

int val = 1;

fd = open("/dev/xyz", O_RDWR);

if (fd < 0)

{

printf("can't open!\n");

}

if (argc != 2)

{

printf("Usage :\n");

printf("%s <on|off>\n", argv[0]);

return 0;

}

if (strcmp(argv[1], "on") == 0)

{

val  = 1;

}

else

{

val = 0;

}

write(fd, &val, 4);

return 0;

}

运行测试程序./1st_test on灯全亮，./1st_test off灯全灭。

 

进一步完善程序：（达到指定哪盏灯亮）

具体点亮哪个灯：利用次设备号来实现。

驱动需要修改的代码如下：

static int first_drv_init(void)

{

   int i;

   char * led[3]={"led0","led1","led2"}

   major=register_chrdev(0,"first_drv",&first_drv_fop);      //

   firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE,"firstdrv");

   if(IS_ERR(firstdrv_class))

    return PTR_ERR(firstdrv_class);

  firstdrv_class_dev[0]=class_device_create(firstdrv_class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,"leds");

   for(i=1;i<4;i++)

   firstdrv_class_dev[i]==class_device_create(firstdrv_class,NULL,MKDEV(major,i),NULL,led[i-1]);

   if(unlikely(IS_ERR(firstdrv_class_dev[0])))

    return PTR_ERR(firstdrv_class_dev[0]);

     gpfcon=(unsigned long *)ioremap(0x56000050,16);

gpfdat = gpfcon+1;  

return 0;

}

static ssize_t first_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *lof)

{

int val;

printk("first_drv_write\n");

val=*buf;

printk("buf=%d",val);

int minor = MINOR(file->f_dentry->d_inode->i_rdev);

copy_from_user(&val, buf, count);  //copy_to_user();

switch(minor)

case 0:

{

//s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF4, S3C2410_GPF4_OUTP);

           s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF4, (val & 0x1));

            s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF5, (val & 0x1));

            s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF6, (val & 0x1));

break;

}

case 1:

{

s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF4, (val & 0x1));

break;

}

case 2:

{

s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF5, (val & 0x1));

break;

}

case 3:

{

s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF6, (val & 0x1));

break;

}

return 0;

}

 

测试程序修改后的代码如下：

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <stdio.h>

/*

  *  ledtest <dev> <on|off>

  */

void print_usage(char *file)

{

    printf("Usage:\n");

    printf("%s <dev> <on|off>\n",file);

    printf("eg. \n");

    printf("%s /dev/leds on\n", file);

    printf("%s /dev/leds off\n", file);

    printf("%s /dev/led1 on\n", file);

    printf("%s /dev/led1 off\n", file);

}

int main(int argc, char **argv)

{

    int fd;

    char* filename;

    char val;

 

    if (argc != 3)

    {

        print_usage(argv[0]);

        return 0;

    }

 

    filename = argv[1];

 

    fd = open(filename, O_RDWR);

    if (fd < 0)

    {

        printf("error, can't open %s\n", filename);

        return 0;

    }

    if (!strcmp("on", argv[2]))

    {

        // ÁÁµÆ

        val = 0;

        write(fd, &val, 1);

    }

    else if (!strcmp("off", argv[2]))

    {

        // ÃðµÆ

        val = 1;

        write(fd, &val, 1);

    }

    else

    {

        print_usage(argv[0]);

        return 0;

    }

    

        return 0;

}