树莓派io驱动代码

1.关于树莓派io口的寄存器

GPFSEL0 GPIO Function Select 0 功能选择输出/输入
GPSET0 GPIO Pin Output Set 0 输出0
GPSET1 GPIO Pin Output Set 1 输出1
GPCLR0 GPIO Pin Output Clear 0 清0

GPFSEL0 gpio功能选择寄存器 32位每三位一起控制一个io口
pin4就是GPFSEL0组的第四个12-14位为000 则为输入 001则为输出
第0组为FSEL0-9 第1组为FSEL10-19

Pin4指的是BCM 而不是gpio4，在wiringPi库里是7脚

GPSET0 GPIO Pin Output Set 1 输出1
0=no effect
1=set gpio pin n

GPCLR0 GPIO Pin Output Clear 0 清0
0=no effect
1=clear gpio pin n
可以用下边的网址查io对应的寄存器 但有些寄存器不对应0…0
https://pinout.xyz/pinout/pin11_gpio17

2.寄存器地址问题

我们在编写驱动程序的时候，IO空间的起始地址是0x3f000000,加上GPIO的偏移量0x2000000,所以GPIO的物理地址应该是从0x3f200000开始的，然后在这个基础上进行Linux系统的MMU内存虚拟化管理，映射到虚拟地址上。

该图的尾部偏移是对的根据GPIO的物理地址0x3f200000可以知道：
GPFSEL0 0x3f200000
GPSET0 0x3f20001c
GPCLR0 0x3f200028

3.驱动层编写

#include <linux/fs.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/device.h>

#include <linux/uaccess.h>

#include <linux/types.h>

#include <asm/io.h>

static struct class *pin4_class;

static struct device *pin4_class_dev;      

static dev_t devno;                                                                                                                                //设备号

static int major =231;                                                                                                                            //主设备号

static int minor =0;                                                                                                                                 //次设备号

static char *module_name="pin4";                                                                                               //模块名

volatile unsigned int* GPFSEL0=NULL;                                                                                        //不会因编译器的优化而省略，每次直接读值

volatile unsigned int* GPSET0=NULL;

volatile unsigned int* GPCLR0=NULL;

static int pin4_read(struct file *file,char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)

{

      printk("pin4_read\n");

      return 0;

}

static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)

{

      printk("pin4_open\n");

      *GPFSEL0 &=~(0x6<<12);                                                                                                              //0x6  0110左移12位    取反后1001与上 结果为把bit1314配置成0

      *GPFSEL0 |=(0x1<<12);                                                                                                                  //把第12位配置成1        14～12位001输出000为输入 其中一共0～31位 

       return 0;

}

static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)

{

      int userCmd;

      printk("pin4_write\n");

      copy_from_user(&userCmd,buf,count);                                                                               //从上层获取函数的值第一个参数是一个char类型的指针const char __user *buf,用int也行

      if(userCmd==1)

      {

         printk("set 1\n");

         *GPSET0 |=0x1<<4;                                                                                                                      //0组的第四引脚置一

      }else if(userCmd==0)

      {

         printk("set 0\n");

         *GPCLR0 |=0x1<<4;                                                                                                                      //第四位置一让清零寄存器把第四引脚清零

      }else

      {

         printk("undo\n");

      }

      return 0;

}

static struct file_operations pin4_fops = {

   .owner = THIS_MODULE,

   .open  = pin4_open,

   .write = pin4_write,

   .read  = pin4_read,

};



int __init pin4_drv_init(void)                                                                                                                // 真实驱动入口

{

    int ret;

    printk("insmod driver pin4 success\n");

    devno = MKDEV(major,minor);                                                                                                          // 2.创建设备号 

    ret   = register_chrdev(major, module_name,&pin4_fops);                                                  //3.注册驱动 告诉内核，把这个驱动加入到内核的链表中

    pin4_class=class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");                                                   // 让代码在dev自动生成设备

    pin4_class_dev =device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);       //创建设备文件

    GPFSEL0=(volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200000,4);                                                  //第一个参数真正的物理地址，第二个参数映射的大小  一个寄存器4个字节 4*8=32bit

    GPSET0=(volatile unsigned int*)ioremap(0x3f20001c,4);                                                     //由于返回值是void*型需要强制转换  void __iomem * __ioremap(unsigned long phys_addr, size_t size, unsigned long flags)

    GPCLR0=(volatile unsigned int*)ioremap(0x3f200028,4);                                                    //物理地址转换成虚拟地址

    return 0;

}

void __exit pin4_drv_exit(void)

{

   iounmap(GPFSEL0);                                                                                                                                   //iounmap函数用于取消ioremap（）所做的映射

   iounmap(GPSET0);

   iounmap(GPCLR0);

   device_destroy(pin4_class,devno);

   class_destroy(pin4_class);

   unregister_chrdev(major, module_name);                                                                                     //卸载驱动



}



module_init(pin4_drv_init);                                                                                                                      //入口，  内核加载驱动的时候，这个宏会被调用

module_exit(pin4_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL v2");

4.应用层代码编写

#include  <sys/types.h>
#include  <sys/stat.h>
#include  <fcntl.h>
#include  <stdio.h>
int main()
{
	int fd;
	int cmd;
	int data;                                                                                            //与驱动代码保持一致 int userCmd
	fd=open("/dev/pin4",O_RDWR);
	if(fd<0)
	{
		printf("open failed\n");
		perror("reson:");
	}else{
		printf("open success\n");
	}
	printf("input commnd : 1/0 \n1: pin4 high\n0: pin4 low\n");
	scanf("%d",&cmd);
	if(cmd==1)
	{
		data=1;
	}
	if(cmd==0)
	{
		data=0;
	}
	printf("data=%d\n",data); 
	//fd=write(fd,&data,1);                                                                   第二个参数是内容 一个指针类型  第三个参数是文件大小如果文件是char 则为1 如果是int 则为sizeof（int）
	fd=write(fd,&data,sizeof(int));
}

5.编译和验证驱动

1.Makefile修改

添加obj-m +=pin5driver2.o 下图是之前的文章pin4driver2.0

2.返回内核源码linux文件件进行模块编译

在/home/yqh/SYSTEM/linux-rpi-4.14.y/中 输入
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make modules
会在 home/lh/SYSTEM/linux-rpi-4.14.y/drivers/char 生成一个pin4drver2.ko的文件
对pin4test.c编译生成pin4test
arm-linux-gnueabihf-gcc pin4test.c -o realtest

3.将生成的pin4driver2.ko和realtest拷贝到树莓派

scp drivers/char/pin4driver2.ko [email protected]:/home/pi
scp realtest [email protected]:/home/pi

4.在树莓派下加载内核驱动

sudo insmod pin4driver2.ko
lsmod查看驱动

对文件访问权限修改sudo chmod 666 /dev/pin4让所有用户均可读写后运行realtest

使用dmesg检索内核的printk查看打印信息

然后使用gpio readall查看io口状态

树莓派4引脚设置为输出1，程序驱动编写验证成功