基于IMX6的GPIO驱动程序

    Linux内核版本：linux-3.0.35
    开发板： IMX6S MY-IMX6-EK200
    编译环境：Ubuntu12
    主要内容：IMX6S的IO驱动程序编写(ioctl)
    实现功能：通过应用层程序控制底层IO的读写

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一、驱动层
1、ioctl函数
    ioctl函数从应用层传递给驱动层不同的cmd参数，驱动层根据传递的cmd参数，使用switch语句判别，来进行不同的工作。
函数：static long gpio_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg);
参数：a、file：文件描述符；
          b、cmd：command参数，根据自己的设定的cmd参数，进行不同的工作；
          c、arg：应用层和驱动层数据的传递。
    因此要写好一个ioctl的驱动程序，首先要学会如何正确设置cmd参数。
    在驱动程序里， ioctl() 函数上传送的变量 cmd 是应用程序用于区别设备驱动程序请求处理内容的值。cmd除了可区别数字外，还包含有助于处理的几种相应信息。 cmd的大小为 32位，共分 4 个域：
          bit31~bit30 2位为 “区别读写” 区，作用是区分是读取命令还是写入命令。
          bit29~bit15 14位为 “数据大小” 区，表示 ioctl() 中的 arg 变量传送的内存大小。
          bit20~bit08 8位为 “魔数”(也称为”幻数”)区，这个值用以与其它设备驱动程序的 ioctl 命令进行区别。
          bit07~bit00 8位为 “区别序号” 区，是区分命令的命令顺序序号。
    要按照Linux内核的约定方法为驱动程序选择ioctl编号，因为如果不按照这个约定进行编写，就有可能因为cmd参数冲突问题不能正确调用ioctl函数。
2、为了合理使用ioctl函数，需要学习cmd参数的设置方法，查看Linux源码可以看到一下内容。
    在include/asm/ioctl.h头文件中，我们可以看到供我们使用的创建cmd参数的方法。_IOC(dir,type,nr,size)是封装好的参数设置方法，在它的上一层，又封装了_IOW()和_IOR()进行IO的写和读的cmd参数设置方法。代码截图如下：

    再看一下/ioctl-number.txt文件，在这个文件里列出了已经使用的幻数。


    从上面的图中可以看出，幻数’x’都没有使用，因此我们在设置cmd参数的时候，幻数的选择可以用幻数’x’。
    因此，我们就可以定义自己的cmd参数。nr参数可以随意设置，范围是0~255。size参数也可以根据需求进行设置。我的cmd参数设置如下：

3、ioctl编写实例。
    从下图可以看到，当cmd参数为DS_CS1_W时，通过gpio_direction_output()设置IO的方向为输出。通过__gpio_set_value()向底层写入1或0，当写入1时，IO输出高电平，当写入0时，IO输出低电平；当cmd参数为DS_CS1_R时，通过gpio_direction_input()设置IO的方向为输入。通过__gpio_get_value()读取IO引脚状态，并通过copy_to_user()将从底层读取的状态传递给应用层程序。其他引脚设置同理。

4、编译驱动程序
    写好驱动层程序，使用Makefile，进行编译。编译好的**.ko文件拷贝到开发板，通过insmod指令进行加载即可。

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二、应用层
1、应用层设置的cmd参数要和驱动层的cmd参数一致。
2、应用层的程序就好写多了，可以自己进行任意封装，可以使用如下的方式进行IO操作：


    注意：应用层的ioctl函数的cmd参数是传递给驱动层用来区分不同操作的。arg参数是驱动层和应用层交换的数据，例如当写GPIO，arg=1时，应用层给驱动层传递1，驱动层控制GPIO为高电平；当读GPIO时，应用层通过驱动层传递过来的arg参数的值来判别GPIO的高低电平。
3、使用linux-arm-gcc交叉编译应用程序，将编译好的可执行文件拷贝到开发板即可运行。

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三、测试
    驱动程序和应用测试程序均已测试通过，更为详细的内容可查看源代码，源代码下载地址：点击下载