linux驱动开发 - 07_pinctrl 和 gpio 子系统实战
文章目录
-
- 1 gpio 子系统 API 函数
- 2 gpio 相关的 OF 函数
- 3 程序编写
-
- 3.1 修改设备树文件
- 3.2 添加 LED 设备节点
- 3.3 LED 灯驱动程序编写
- 3.4 编写测试 APP
- 4 编译驱动程序和测试 APP
-
- 4.1 编译驱动程序
- 4.2 编译测试 APP
- 5运行测试
链接: C/C++Linux服务器开发/后台架构师【零声教育】-学习视频教程-腾讯课堂
1 gpio 子系统 API 函数
对于驱动开发人员，设置好设备树以后就可以**使用 gpio 子系统提供的 API 函数来操作指定的 GPIO， gpio 子系统向驱动开发人员屏蔽了具体的读写寄存器过程。**这就是驱动分层与分离的好处，大家各司其职，做好自己的本职工作即可。
1、gpio_request 函数
gpio_request 函数用于申请一个 GPIO 管脚，在使用一个 GPIO 之前一定要使用 gpio_request进行申请，函数原型如下：
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要申请的 gpio 标号，使用 of_get_named_gpio 函数从设备树获取指定 GPIO 属性信息，此函数会返回这个 GPIO 的标号。
label：给 gpio 设置个名字。
返回值： 0，申请成功；其他值，申请失败。
2、gpio_free 函数
如果不使用某个 GPIO 了，那么就可以调用 gpio_free 函数进行释放。函数原型如下：
void gpio_free(unsigned gpio)
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要释放的 gpio 标号。
返回值： 无。
3、gpio_direction_input 函数
此函数用于设置某个 GPIO 为输入，函数原型如下所示：
int gpio_direction_input(unsigned gpio)
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要设置为输入的 GPIO 标号。
返回值： 0，设置成功；负值，设置失败。
4、gpio_direction_output 函数
此函数用于设置某个 GPIO 为输出，并且设置默认输出值，函数原型如下：
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要设置为输出的 GPIO 标号。
value： GPIO 默认输出值。
返回值： 0，设置成功；负值，设置失败。
5、gpio_get_value 函数
此函数用于获取某个 GPIO 的值(0 或 1)，此函数是个宏，定义所示：
#define gpio_get_value __gpio_get_value
int __gpio_get_value(unsigned gpio)
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要获取的 GPIO 标号。
返回值： 非负值，得到的 GPIO 值；负值，获取失败。
6、gpio_set_value 函数
此函数用于设置某个 GPIO 的值，此函数是个宏，定义如下
#define gpio_set_value __gpio_set_value
void __gpio_set_value(unsigned gpio, int value)
函数参数和返回值含义如下：
gpio：要设置的 GPIO 标号。
value： 要设置的值。
返回值： 无
2 gpio 相关的 OF 函数
of_get_named_gpio 函数
此函数获取 GPIO 编号，因为 Linux 内核中关于 GPIO 的 API 函数都要使用 GPIO 编号，此函数会将设备树中类似**<&gpio5 7 GPIO_ACTIVE_LOW>的属性信息转换为对应的 GPIO 编号**，此函数在驱动中使用很频繁！函数原型如下：
int of_get_named_gpio(struct device_node *np,
const char *propname,
int index)
函数参数和返回值含义如下：
np：设备节点。
propname：包含要获取 GPIO 信息的属性名。
index： GPIO 索引，因为一个属性里面可能包含多个 GPIO，此参数指定要获取哪个 GPIO
的编号，如果只有一个 GPIO 信息的话此参数为 0。
返回值： 正值，获取到的 GPIO 编号；负值，失败。
3 程序编写
使用 pinctrl 和 gpio 子系统来完成 LED 灯驱动
3.1 修改设备树文件
1、添加 pinctrl 节点
开发板上的 LED 灯使用了 GPIO1_IO03 这个 PIN，打开 imx6ull-alientekemmc.dts，在 iomuxc 节点的 imx6ul-evk 子节点下创建一个名为“pinctrl_led”的子节点
pinctrl_led: ledgrp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03 0x10B0 /* LED0 */
>;
};
将 GPIO1_IO03 这个 PIN 复用为 GPIO1_IO03，电气属性值为 0X10B0
3.2 添加 LED 设备节点
在根节点“/”下创建 LED 灯节点，节点名为“gpioled”
gpioled {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "atkalpha-gpioled";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_led>; /*设置 LED 灯所使用的 PIN 对应的 pinctrl 节点*/
led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>; /*指定了 LED 灯所使用的 GPIO，在这里就是 GPIO1 的 IO03，低电平有效*/
status = "okay";
};
- 第 6 行， pinctrl-0 属性设置 LED 灯所使用的 PIN 对应的 pinctrl 节点。
- 第 7 行， led-gpio 属性指定了 LED 灯所使用的 GPIO，在这里就是 GPIO1 的 IO03，低电平有效; 编写驱动程序的时候会获取 led-gpio 属性的内容来得到 GPIO 编号，gpio 子系 统的 API 操作函数需要 GPIO 编号。
设备树修改完成以后输入如下命令重新编译一下 imx6ull-alientek-emmc.dts：
make dtbs
编译完成以后得到 imx6ull-alientek-emmc.dtb，使用新的 imx6ull-alientek-emmc.dtb 启动Linux 内核。
Linux 启动成功以后进入到/proc/device-tree/目录中查看是否有“gpioled”这个节点
/ # cd /proc/device-tree/
/sys/firmware/devicetree/base # ls
#address-cells interrupt-controller@00a01000
#size-cells key
aliases memory
alphaled model
backlight name
beep pxp_v4l2
chosen regulators
clocks reserved-memory
compatible sii902x-reset
cpus soc
dtsleds sound
gpio-keys spi4
gpioled
可以进入到中的 gpioled目录中，查看一下都有哪些属性文件
/sys/firmware/devicetree/base # cd gpioled/
/sys/firmware/devicetree/base/gpioled # ls
#address-cells compatible name pinctrl-names
#size-cells led-gpio pinctrl-0 status
查看一下 compatible、 status 等属性值是否和我们设置的一致
3.3 LED 灯驱动程序编写
#include 3.4 编写测试 APP
编写测试 APP， led 驱动加载成功以后手动创建/dev/led 节点，应用 APP 通过操作/dev/led文件来完成对 LED 设备的控制。向/dev/led 文件写 0 表示关闭 LED 灯，写 1 表示打开 LED 灯。新建 ledApp.c 文件
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#define LEDOFF 0
#define LEDON 1
/*
* @description : main主程序
* @param - argc : argv数组元素个数
* @param - argv : 具体参数
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, retvalue;
char *filename;
unsigned char databuf[1];
if(argc != 3){
printf("Error Usage!\r\n");
return -1;
}
filename = argv[1];
/* 打开led驱动 */
fd = open(filename, O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
return -1;
}
databuf[0] = atoi(argv[2]); /* 要执行的操作：打开或关闭 */
/* 向/dev/led文件写入数据 */
retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
if(retvalue < 0){
printf("LED Control Failed!\r\n");
close(fd);
return -1;
}
retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */
if(retvalue < 0){
printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
return -1;
}
return 0;
}
4 编译驱动程序和测试 APP
4.1 编译驱动程序
编写 Makefile 文件
KERNELDIR := /home/kaka/linux/IMX6ULL/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := gpioled.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
输入如下命令编译出驱动模块文件：
make -j32
编译成功以后就会生成一个名为“dtsled.ko ”的驱动模块文件。
4.2 编译测试 APP
arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp
5运行测试
将编译出来的led.ko和ledApp这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中 ，输入如下命令加载 led.ko 驱动模块：
depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe dtsled.ko //加载驱动
驱动加载成功以后会在终端中输出一些信息
/lib/modules/4.1.15 # modprobe gpioled.ko
gpioled major=249,minor=0
led gpio num = 3
驱动节点创建成功以后就可以使用 ledApp 软件来测试驱动是否工作正常，输入如下命令打开 LED 灯：
./ledApp /dev/led 1 //打开 LED 灯
如果点亮的话 说明驱动工作正常。在输入如下命令关闭 LED 灯：
./ledApp /dev/led 0 //关闭 LED 灯
卸载驱动的话输入如下命令即可：
rmmod gpioled.ko