全志V3S开发板星光闪烁(linux LED驱动)
1.前言
本文描述了基于全志V3S开发板的LED驱动程序和测试应用程序的设计流程。通过本次实验我们可以控制V3S电路板上的LED，模拟星空的星星，一闪一闪亮晶晶！
2.设计流程概述
本次实验的设计步骤如下：
步骤一、编写一个driver_gpio.c的驱动程序，讲解io内存概念和ioctrl函数的使用。
步骤二、使用devmem指令控制LED，验证寄存器和硬件电路。
步骤三、编写makefile文件。
步骤四、编写一个gpio_app.c的应用程序。
步骤五、在V3S开发板中安装driver_gpio驱动程序，并测试gpio_app应用程序。
3.编写驱动程序
编写一个driver_gpio.c的驱动程序，驱动程序源码如下：
/**
*********************************************************************************************************
* driver_gpio
* (c) Copyright 2021-2031
* All Rights Reserved
*
* @File :
* @By : liwei
* @Version : V0.01
*
*********************************************************************************************************
**/
/**********************************************************************************************************
Includes
**********************************************************************************************************/
#include driver_gpio.c驱动程序用到两个知识点：io内存操作和ioctrl函数使用。接下来我们重点学习一下这两个知识点。
3.1.io内存操作
驱动程序中需要控制芯片内部的一些片内外设（如片内ADC，GPIO），这时需要怎么办？
方法是操作外设的控制寄存器（如ADC控制寄存器，GPIO控制寄存器）。
在ARM体系下，内存和外设统一编址，无论是内存还是外设ARM处理器都是通过地址访问。
在linux中的程序使用虚拟地址，不能直接访问物理地址，必须将物理地址转换为虚拟地址，内核通过虚拟地址来访问系统物理地址。
io内存就是通过IO操纵控制寄存器等来实现对外设的控制，io内存操作分为以下3步：
1、申请资源（可选，有此步骤更安全）
2、IO映射
3、使用IO操作
IO内存操作的简易代码如下：
//声明指针变量
static volatile unsigned int __iomem *gpio_pb_cf;
static volatile unsigned char __iomem *gpioe_base_va;
static volatile unsigned char __iomem *gpioe_res;
gpioe_res = request_mem_region(PIO_BASE_ADDRESS,0x300,"GPIOE_MEM");
//IO映射
gpioe_base_va = (unsigned char*)ioremap(PIO_BASE_ADDRESS,0x300);
//GPIO寄存器地址映射
gpio_pb_cf = (unsigned int*)(gpioe_base_va+0x24);
//使用
*gpio_pb_cf |= (0x00000010);
本次实验的目的是控制V3S电路板上的LED，模拟星空的星星，一闪一闪亮晶晶！我们一起来看看如何通过GPIO控制LED。
查看V3S开发板原理图可知，LED有PB1这个GPIO引脚控制，因此我们只需要操作PB1即可实现LED亮灭的控制。
打开V3S芯片手册，查看GPIO控制部分资料。
GPIO的基地址为0x01C20800，PB为 port 0 ,由此可知PB的控制寄存器信息：
P0_CFG0寄存器的地址为0x01C20800+0x24 ，该寄存器的作用是配置IO口的状态。
如我们要将PB1设置为输出，则需要把P0_CFG0寄存器的bit4~bit6设置为001 。
P0_DAT寄存器的地址为0x01C20800+0x34 ，该寄存器的作用是控制IO口的电平。
P0_DAT的bit1的值对应PB1的电平状态，P0_DAT的bit1的值为1时PB1的电平状态为3.3V ,P0_DAT的bit1的值为0时PB1的电平状态为0V 。
因此我们只需对GPIO控制寄存器进行IO映射，然后操作P0_CFG0和P0_DAT这两个寄存器即可实现对LED的控制。
3.2.ioctl函数
ioctl 函数是驱动程序中设备控制接口函数，常情况下设备驱动会实现打开、关闭、读、写等功能，但是在一些需要细分特殊的情境下，需要扩展新功能，通常使用 ioctl() 函数来实现。
ioctl() 函数本质上就是一个switch函数，驱动程序中定义不同的cmd，每一个cmd实现一个特定的功能。
switch(cmd)
{
case 0:
//功能0
break;
case 1:
//功能1
break;
case 2:
//功能2
break;
default:
return -EINVAL;
}
ioctl 函数中的cmd需要特别注意，cmd命令码的设计是有一些规则的，因为我们必须要做到命令和设备是一一对应的，这样才不会将正确的命令发给错误的设备，或者是把错误的命令发给正确的设备，这些错误操作都会导致不可预料的事情发生。因此我们必须按照规则设计cmd命令码，cmd如果为1，是不是就很容易重复？如果cmd为0xff881314是不是就不容易重复了？
linux内核提供了一些宏专门用来生产cmd命令码，这几个宏的使用格式为：
_IO (魔数， 基数);
_IOR (魔数， 基数， 变量型)
_IOW (魔数， 基数， 变量型)
_IOWR (魔数， 基数，变量型 )
魔数：魔数范围为 0~255 。通常，用英文字符 “A” ~ “Z” 或者 “a” ~ “z” 来表示。
基数：基数用于区别各种命令，通常从 0开始递增。
变量型 ：变量型使用 arg 变量指定传送的数据大小。
本驱动程序中的cmd定义如下：
#define IOC_MAGIC 'w'
#define IOCTL_TEST_ON _IO(IOC_MAGIC,0)
#define IOCTL_TEST_OFF _IO(IOC_MAGIC,1)
3.3.驱动程序编译准备
为了编译得到驱动ko,我们linux内核中建立一个如下目录：
easyboard/corelinux/v3ssdk/linux-3.4/drivers/char/work/driver_gpio
把driver_gpio.c程序拷贝到driver_gpio的文件夹中。
4.编写makefile
为了编译得到我们需要的驱动，我们需要在linux-3.4内核代码中增加和修改Makefile文件。
首先我们在easyboard/corelinux/v3ssdk/linux-3.4/drivers/char目录下增加一个work的目录,我们修改easyboard/corelinux/v3ssdk/linux-3.4/drivers/char目录下Makefile文件，在Makefile文件内容中增加加入：
obj += work/
这句代码的意思是：在编译内核时也将子目录work/下的文件进行编译。
然后easyboard/corelinux/v3ssdk/linux-3.4/drivers/char/work目录下增加一个driver_gpio的目录,我们在easyboard/corelinux/v3ssdk/linux-3.4/drivers/char/work中创建一个Makefile文件，同时在Makefile文件中加入：
obj += driver_gpio/
这句代码的意思是：在编译内核时也将子目录driver_gpio/下的文件进行编译。
我们在easyboard/corelinux/v3ssdk/linux-3.4/drivers/char/work/driver_gpio中创建一个Makefile文件，同时在Makefile文件中加入：
obj-m = driver_gpio.o
这句代码的意思是：将我们的driver_gpio.c文件编译得到一个driver_gpio.ko的驱动文件。
我们在easyboard/corelinux/v3ssdk/linux-3.4/drivers/char/work/driver_gpio中创建一个Makefile文件，同时在Makefile文件中加入：
obj-m = driver_gpio.o
这句代码的意思是：将我们的driver_gpio.c文件编译得到一个driver_gpio.ko的驱动文件。
准备好driver_gpio.c文件和Makefile文件后，我们开始编译内核。
编译完成后，我们得到了driver_gpio.ko的驱动文件
5.编写应用程序
编写一个gpio_app.c的应用程序，程序源码如下：
/**
*********************************************************************************************************
* gpio_app
* (c) Copyright 2021-2031
* All Rights Reserved
*
* @File :
* @By : liwei
* @Version : V0.01
*
*********************************************************************************************************
**/
/**********************************************************************************************************
Includes
**********************************************************************************************************/
#include 我们将应用程序源码放在虚拟机的任意一个目录中如：/home/easyboard/work/demo
然后我们在终端中进入/home/easyboard/work/demo目录，使用执行如下gcc编译指令：
arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc gpio_app.c -o gpio_app
于是我们得到一个可执行文件
6.安装驱动及运行应用程序
目前我们得到了driver_gpio.ko和gpio_app两个文件，我们使用SecureCRTPortable工具将这两个文件传输到V3开发板中。
执行安装驱动指令：
insmod driver_gpio.ko
查看驱动信息
cat /proc/devices
执行创建文件节点指令：
mknod /dev/driver_gpio c 248 0
执行查看驱动指令（可选）：
ls /dev
执行修改gpio_app文件权限指令：
chmod 777 gpio_app
执行运行gpio_app指令：
./gpio_app
本次实验我们实现控制LED，模拟星空的星星，一闪一闪亮晶晶！效果图如下：
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作者：李巍
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