【正点原子I.MX6U-ALPHA开发板】+⑥Linux下的LED驱动

yinwuqing

    前面我们已经使用裸板程序实现了对板卡上的LED进行开关操作，Linux下去驱动LED与裸板程序控制LED还是有区别的。Linux系统中一切设备皆文件，而任何外设驱动，最终都是要配置相应的硬件寄存器。LED灯驱动最终也是对I.MX6ULL的IO口进行配置。与裸机实验不同的是，在Linux下编写驱动要符合Linux的驱动框架。由于LED是连接到I.MX6ULL的GPIO1_IO03这个引脚上，因此需要先了解一下GPIO与主控I.MX6ULL的通信原理。
    Linux内核启动的时候会初始化内存管理单元，完成设置内存映射后，CPU访问的都是虚拟地址，比如I.MX6ULL的GPIO1_IO03引脚的复用寄存器IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03的地址为0X020E0068。如果没有开启内存管理单元则可直接向0X020E0068这个寄存器地址写入数据就可以配置GPIO1_IO03的复用功能。在Linux开发中，一般会启用内存管理机制，因此就不能直接向0X020E0068这个地址写入数据了。因此必须通过0X020E0068这个物理地址得到在Linux系统里面对应的虚拟地址，因而用到ioremap和iounmap这两个函数。
    ioremap函数：ioremap函数用于获取指定物理地址空间对应的虚拟地址空间，定义在arch/arm/include/asm/io.h文件中，定义如下：
#define ioremap(cookie,size) __arm_ioremap((cookie), (size), MT_DEVICE)
void __iomem * __arm_ioremap(phys_addr_t phys_addr, size_t size,unsigned int mtype)
{
   return arch_ioremap_caller(phys_addr, size, mtype,__builtin_return_address(0));
}

yinwuqing

    大家周末好，今天接着上次的小测验讲起，iounmap函数：卸载驱动的时候使用，主要是实现释放掉ioremap函数所做的映射，iounmap函数原型void iounmap (volatile void __iomem *addr)；参数addr是要取消映射的虚拟地址空间首地址。简单的描述一下，使用ioremap函数将寄存器的物理地址映射到虚拟地址以后，就可以直接通过指针访问这些地址，使用iounmap函数则取消物理地址与虚拟地址的映射关系。
    在Linux下一般不会采用内存映射的做法去操作内存，而是通过一组函数来对映射后的内存进行读写操作。
读操作函数有：
u8 readb(const volatile void __iomem *addr)
u16 readw(const volatile void __iomem *addr)
u32 readl(const volatile void __iomem *addr)
写操作函数有：
void writeb(u8 value, volatile void __iomem *addr)
void writew(u16 value, volatile void __iomem *addr)
void writel(u32 value, volatile void __iomem *addr)
    硬件原理图如前面帖子中提到的一样，具体如下图所示

      部分代码分享如下：

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 <asm/mach/map.h>
   
10. #include <asm/uaccess.h>
    
11. #include <asm/io.h>
    
12. 
    
13. #define LED_MAJOR                200                /* 主设备号 */
    
14. #define LED_NAME                "led"         /* 设备名字 */
    
15. 
    
16. #define LEDOFF         0                                /* 关灯 */
    
17. #define LEDON         1                                /* 开灯 */
    
18. 
    
19. /* 寄存器物理地址 */
    
20. #define CCM_CCGR1_BASE                                (0X020C406C)       
    
21. #define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE                (0X020E0068)
    
22. #define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE                (0X020E02F4)
    
23. #define GPIO1_DR_BASE                                (0X0209C000)
    
24. #define GPIO1_GDIR_BASE                                (0X0209C004)
    
25. 
    
26. /* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
    
27. static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
    
28. static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
    
29. static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
    
30. static void __iomem *GPIO1_DR;
    
31. static void __iomem *GPIO1_GDIR;
    
32. 
    
33. /*
    
34. * @description                : LED打开/关闭
    
35. * @param - sta         : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
    
36. * @return                         : 无
    
37. */
    
38. void led_switch(u8 sta)
    
39. {
    
40.         u32 val = 0;
    
41.         if(sta == LEDON) {
    
42.                 val = readl(GPIO1_DR);
    
43.                 val &= ~(1 << 3);       
    
44.                 writel(val, GPIO1_DR);
    
45.         }else if(sta == LEDOFF) {
    
46.                 val = readl(GPIO1_DR);
    
47.                 val|= (1 << 3);       
    
48.                 writel(val, GPIO1_DR);
    
49.         }       
    
50. }
    
51. 
    
52. /*
    
53. * @description                : 打开设备
    
54. * @param - inode         : 传递给驱动的inode
    
55. * @param - filp         : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
    
56. *                                           一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
    
57. * @return                         : 0 成功;其他 失败
    
58. */
    
59. static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
    
60. {
    
61.         return 0;
    
62. }
    
63. 
    
64. /*
    
65. * @description                : 从设备读取数据
    
66. * @param - filp         : 要打开的设备文件(文件描述符)
    
67. * @param - buf         : 返回给用户空间的数据缓冲区
    
68. * @param - cnt         : 要读取的数据长度
    
69. * @param - offt         : 相对于文件首地址的偏移
    
70. * @return                         : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
    
71. */
    
72. static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
    
73. {
    
74.         return 0;
    
75. }
    
76. 
    
77. /*
    
78. * @description                : 向设备写数据
    
79. * @param - filp         : 设备文件，表示打开的文件描述符
    
80. * @param - buf         : 要写给设备写入的数据
    
81. * @param - cnt         : 要写入的数据长度
    
82. * @param - offt         : 相对于文件首地址的偏移
    
83. * @return                         : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
    
84. */
    
85. static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
    
86. {
    
87.         int retvalue;
    
88.         unsigned char databuf[1];
    
89.         unsigned char ledstat;
    
90. 
    
91.         retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
    
92.         if(retvalue < 0) {
    
93.                 printk("kernel write failed!\r\n");
    
94.                 return -EFAULT;
    
95.         }
    
96. 
    
97.         ledstat = databuf[0];                /* 获取状态值 */
    
98. 
    
99.         if(ledstat == LEDON) {       
    
100.                 led_switch(LEDON);                /* 打开LED灯 */
     
101.         } else if(ledstat == LEDOFF) {
     
102.                 led_switch(LEDOFF);        /* 关闭LED灯 */
     
103.         }
     
104.         return 0;
     
105. }
     
106. 
     
107. /*
     
108. * @description                : 关闭/释放设备
     
109. * @param - filp         : 要关闭的设备文件(文件描述符)
     
110. * @return                         : 0 成功;其他 失败
     
111. */
     
112. static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
     
113. {
     
114.         return 0;
     
115. }
     
116. 
     
117. /* 设备操作函数 */
     
118. static struct file_operations led_fops = {
     
119.         .owner = THIS_MODULE,
     
120.         .open = led_open,
     
121.         .read = led_read,
     
122.         .write = led_write,
     
123.         .release =         led_release,
     
124. };
     
125. 
     
126. /*
     
127. * @description        : 驱动出口函数
     
128. * @param                 : 无
     
129. * @return                 : 无
     
130. */
     
131. static int __init led_init(void)
     
132. {
     
133.         int retvalue = 0;
     
134.         u32 val = 0;
     
135. 
     
136.         /* 初始化LED */
     
137.         /* 1、寄存器地址映射 */
     
138.           IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);
     
139.         SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);
     
140.           SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);
     
141.         GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);
     
142.         GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);
     
143. 
     
144.         /* 2、使能GPIO1时钟 */
     
145.         val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
     
146.         val &= ~(3 << 26);        /* 清楚以前的设置 */
     
147.         val |= (3 << 26);        /* 设置新值 */
     
148.         writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
     
149. 
     
150.         /* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为
     
151.          *    GPIO1_IO03，最后设置IO属性。
     
152.          */
     
153.         writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
     
154.        
     
155.         /*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性
     
156.          *bit 16:0 HYS关闭
     
157.          *bit [15:14]: 00 默认下拉
     
158.      *bit [13]: 0 kepper功能
     
159.      *bit [12]: 1 pull/keeper使能
     
160.      *bit [11]: 0 关闭开路输出
     
161.      *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
     
162.      *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
     
163.      *bit [0]: 0 低转换率
     
164.          */
     
165.         writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);
     
166. 
     
167.         /* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */
     
168.         val = readl(GPIO1_GDIR);
     
169.         val &= ~(1 << 3);        /* 清除以前的设置 */
     
170.         val |= (1 << 3);        /* 设置为输出 */
     
171.         writel(val, GPIO1_GDIR);
     
172. 
     
173.         /* 5、默认关闭LED */
     
174.         val = readl(GPIO1_DR);
     
175.         val |= (1 << 3);       
     
176.         writel(val, GPIO1_DR);
     
177. 
     
178.         /* 6、注册字符设备驱动 */
     
179.         retvalue = register_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME, &led_fops);
     
180.         if(retvalue < 0){
     
181.                 printk("register chrdev failed!\r\n");
     
182.                 return -EIO;
     
183.         }
     
184.         return 0;
     
185. }
     
186. 
     
187. /*
     
188. * @description        : 驱动出口函数
     
189. * @param                 : 无
     
190. * @return                 : 无
     
191. */
     
192. static void __exit led_exit(void)
     
193. {
     
194.         /* 取消映射 */
     
195.         iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
     
196.         iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
     
197.         iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
     
198.         iounmap(GPIO1_DR);
     
199.         iounmap(GPIO1_GDIR);
     
200. 
     
201.         /* 注销字符设备驱动 */
     
202.         unregister_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME);
     
203. }
     
204. 
     
205. module_init(led_init);
     
206. module_exit(led_exit);
     
207. MODULE_LICENSE("GPL");
     
208. MODULE_AUTHOR("Argent");
     

复制代码

1. #include "stdio.h"
   
2. #include "unistd.h"
   
3. #include "sys/types.h"
   
4. #include "sys/stat.h"
   
5. #include "fcntl.h"
   
6. #include "stdlib.h"
   
7. #include "string.h"
   
8. 
   
9. #define LEDOFF         0
   
10. #define LEDON         1
    
11. 
    
12. /*
    
13. * @description                : main主程序
    
14. * @param - argc         : argv数组元素个数
    
15. * @param - argv         : 具体参数
    
16. * @return                         : 0 成功;其他 失败
    
17. */
    
18. int main(int argc, char *argv[])
    
19. {
    
20.         int fd, retvalue;
    
21.         char *filename;
    
22.         unsigned char databuf[1];
    
23.        
    
24.         if(argc != 3){
    
25.                 printf("Error Usage!\r\n");
    
26.                 return -1;
    
27.         }
    
28. 
    
29.         filename = argv[1];
    
30. 
    
31.         /* 打开led驱动 */
    
32.         fd = open(filename, O_RDWR);
    
33.         if(fd < 0){
    
34.                 printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
    
35.                 return -1;
    
36.         }
    
37. 
    
38.         databuf[0] = atoi(argv[2]);        /* 要执行的操作：打开或关闭 */
    
39. 
    
40.         /* 向/dev/led文件写入数据 */
    
41.         retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
    
42.         if(retvalue < 0){
    
43.                 printf("LED Control Failed!\r\n");
    
44.                 close(fd);
    
45.                 return -1;
    
46.         }
    
47. 
    
48.         retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */
    
49.         if(retvalue < 0){
    
50.                 printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
    
51.                 return -1;
    
52.         }
    
53.         return 0;
    
54. }
    

复制代码

1. KERNELDIR := /home/argent/workplace/System/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
   
2. CURRENT_PATH := $(shell pwd)
   
3. 
   
4. obj-m := led.o
   
5. 
   
6. build: kernel_modules
   
7. 
   
8. kernel_modules:
   
9.         $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
   
10. 
    
11. clean:
    
12.         $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

复制代码

firegod01cn

好资料~~~~~~~~~~~