arm处理器IO口驱动代码编写与测试(bcm2835)
IO口空间的起始地址（物理地址）
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。
特别注意，BCM2708 和BCM2709 IO起始地址不同，BCM2708是0x20000000,BCM2709是0x3f000000,这是造成大部分人驱动出现“段错误”的原因。树莓派3B的CPU为BCM2709。
我们需要确定GPFSEL0的物理地址，就要找出偏移量
可以得到 GPFSEL0 的物理地址：0x3F00 0000+（0x7E20 0000- 0x7E00 0000）=0x3F20 0000
同理可得
GPSET0的地址为： 0x3F20 001C；
GPCLR0的地址为： 0x3F20 0028；
映射虚拟地址
在驱动开发过程中，一般来说外设的IO内存资源的物理地址是已知的，由硬件的设计决定。但是CPU不会为这些已知的外设IO内存资源预先指定虚拟地址的值，所以驱动程序不可以直接就通过外设的物理地址访问到IO内存，而必须要将其映射到虚拟地址空间（通过页表），然后才能根据内核映射过后的虚拟地址来通过内存指令访问这些IO内存，并对其进行操作。
在Linux内核的io.h头文件中声明了 ioremap（）函数，用来将IO内存资源映射到核心虚拟地址空间（3Gb~4GB）中，当然不用了可以将其取消映射 iounmap（）。
void* ioremap（unsigned long phys_addr , unsigned long size , unsigned long flags）
void* iounmap(void * addr);
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//用map映射一个设备意味着使用户空间的一段地址关联到设备内存上，这使得只要程序在分配的地址范围内进行读取或写入，实际上就是对设备的访问。-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
第一个参数是映射的起始地址
第二个参数是映射的长度
第三个参数是要映射的IO空间和权限有关的标志
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这里树莓派IO口功能设置寄存器、IO口设置寄存器都是32位寄存器，所以分配四个字节就够了。
比如：GPFSEL0 = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200000,4);
GPSET0 = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f20001C,4);
GPCLR0 = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200028,4);
volatile的作用是作为指令关键字 确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。
驱动代码编写
根据驱动框架的代码进行修改
寄存器地址初始化
驱动加载的时候在入口函数对寄存器地址赋值
在open的时候配置pin4为输出引脚
//led_open函数
static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)
{
printk("pin4_open\n"); //内核的打印函数和printf类似
//配置pin4引脚为输出引脚,,,,bit 12-14 配置成001
*GPFSEL0 &= ~(0x6 << 12); //0x6 (0110)左移12位，取反（1001）与运算，结果把bit 13、14位配置为0
*GPFSEL0 |= (0x1 << 12); //0x1 (0001)左移12位，或运算，把第12位配置为1
return 0;
}在write函数获取用户层的数据，根据上层值来操作io口输出高电平或者低电平
//led_write函数
static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{
int cmd;
printk("pin4_write\n");
//获取上层write函数的值
copy_from_user(&cmd,buf,count);
//根据值来操作io口、高电平、或者低电平
if (cmd == 1)
{
printk("set 1\n");
*GPSET0 |= 0x1 << 4;
}else if (cmd == 0)
{
printk("set 0\n");
*GPCLR0 |= 0x1 <<4;
}else{
printk("faild\n");
}
return 0;
}并且在出口函数解除寄存器的地址映射（防止风险）
上层测试端代码：
#include
#include
#include
#include
int main()
{
int fd;
int cmd;
int data;
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:set pin4 high \n0:set 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);
close(fd);
return 0;
}
驱动完整代码编写
#include //file_operations声明
#include //module_init module_exit声明
#include //__init __exit 宏定义声明
#include //class devise声明
#include //copy_from_user 的头文件
#include //设备号 dev_t 类型声明
#include //ioremap iounmap的头文件
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;
volatile unsigned int* GPSET0 = NULL;
volatile unsigned int* GPCLR0 = NULL;
static int pin4_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
printk("pin4_read\n");
return 0;
}
//led_open函数
static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)
{
printk("pin4_open\n"); //内核的打印函数和printf类似
//配置pin4引脚为输出引脚,,,,bit 12-14 配置成001
*GPFSEL0 &= ~(0x6 << 12); //0x6 (0110)左移12位，取反（1001）与运算，结果把bit 13、14位配置为0
*GPFSEL0 |= (0x1 << 12); //0x1 (0001)左移12位，或运算，把第12位配置为1
return 0;
}
//led_write函数
static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{
int cmd;
printk("pin4_write\n");
//获取上层write函数的值
copy_from_user(&cmd,buf,count);
//根据值来操作io口、高电平、或者低电平
if (cmd == 1)
{
printk("set 1\n");
*GPSET0 |= 0x1 << 4;
}else if (cmd == 0)
{
printk("set 0\n");
*GPCLR0 |= 0x1 <<4;
}else{
printk("faild\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); //创建设备号
ret = register_chrdev(major, module_name, &pin4_fops); //注册驱动 告诉内核，把这个驱动加入到内核驱动的链表中
pin4_class=class_create(THIS_MODULE, "myfirstdemo"); //用代码在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); //把物理地址映射成虚拟地址
GPSET0 = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f20001c,4);
GPCLR0 = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200028,4);
return 0;
}
void __exit pin4_drv_exit(void)
{
iounmap(GPFSEL0);
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，内核加载该驱动（insmod）的时候，这个宏被使用
module_exit(pin4_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");
编译和测试
把写好的驱动文件拷贝到源码树目录的 /drivers/char 目录下
修改Makefile
(一)编译驱动代码(切回到源码树目录进行编译)
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make modules
二、编译测试文件
arm-linux-gnueabihf-gcc pin4test.c -o realtest三、将两个文件发送到树莓派上测试
scp ./drivers/char/pin4driver2.ko [email protected]:/home/piscp realtest [email protected]:/home/pi四、载入驱动模块
sudo insmod pin4driver2.ko sudo chmod 666 /dev/pin4五、测试
./pin4test
查看树莓派引脚4状态
