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 #include #include #include 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 #include #include #include
/* 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 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 #include #include #include /* * ledtest */ void print_usage(char *file) { printf("Usage:\n"); printf("%s 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; } |