11.2 设备树下的 LED 驱动
一、修改设备树文件
首先进入该目录下 /linux/atk-mpl/linux/my_linux/linux-5.4.31/arch/arm/boot/dts 打开 stm32mp157d-atk.dts 文件，在根节点 "/" 最后输入以下内容：
stm32mp1_led {
compatible = "atkstm32mp1-led"; // 设置 stm32mp1_led 节点兼容为“atkstm32mp1-led”
status = "okay"; // 状态为 okay
/* reg属性设置了驱动里面所要使用的寄存器物理地址 */
reg = <0X50000A28 0X04 // 表示 STM32MP1 的 RCC_MP_AHB4ENSETR 寄存器，其中地址为0X50000A28，长度为0X04
0X5000A000 0X04 /* GPIOI_MODER */
0X5000A004 0X04 /* GPIOI_OTYPER */
0X5000A008 0X04 /* GPIOI_OSPEEDR */
0X5000A00C 0X04 /* GPIOI_PUPDR */
0X5000A018 0X04 >; /* GPIOI_BSRR */
};之后编译 stm32mp157d-atk.dts，命令如下:
cd /linux/atk-mpl/linux/my_linux/linux-5.4.31
make dtbs
# 之后会产生 stm32mp157d-atk.dtb 文件编译完成这个文件后，我是使用 tftpboot 来去读系统文件，先将 stm32mp157d-atk.dtb 放在 /linux/tftpboot 中，不要忘记把这个文件给权限(chmod 777 xxx)，之后在 uboot 输入命令：
setenv bootcmd 'tftp c2000000 uImage;tftp c4000000 stm32mp157d-atk.dtb;bootm c2000000 - c4000000'
saveenv # 时刻记着不要忘记保存，之前我就说为什么一直只能改一次，发现是这个原因
boot
最后可以进入 stm32mp1_led 目录中，查看属性文件。
二、LED 驱动编写
在 /linux/atk-mpl/Drivers 目录创建新的子目录 4_dtsled，并且创建好 Vscode工作区 dtsled 和 新的 dtsled.c 文件，在 dtsled.c 输入以下内容：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define DTSLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define DTSLED_NAME "dtsled" /* 名字 */
#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 */
/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
static void __iomem *MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI;
static void __iomem *GPIOI_MODER_PI;
static void __iomem *GPIOI_OTYPER_PI;
static void __iomem *GPIOI_OSPEEDR_PI;
static void __iomem *GPIOI_PUPDR_PI;
static void __iomem *GPIOI_BSRR_PI;
/* dtsled设备结构体 */
struct dtsled_dev{
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
struct device_node *nd; // 设备结构体 dtsled_dev 中添加了成员变量 nd， nd 是 device_node 结构体类型指针，表示设备节点
/* 如果我们要读取设备树某个节点的属性值，首先要先得到这个节点，一般在设备结构体中添加 device_node 指针变量来存放这个节点 */
};
struct dtsled_dev dtsled; /* led设备 */
/*
* @description : LED打开/关闭
* @param - sta : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
* @return : 无
*/
void led_switch(u8 sta)
{
u32 val = 0;
if(sta == LEDON) {
val = readl(GPIOI_BSRR_PI);
val |= (1 << 16);
writel(val, GPIOI_BSRR_PI);
}else if(sta == LEDOFF) {
val = readl(GPIOI_BSRR_PI);
val|= (1 << 0);
writel(val, GPIOI_BSRR_PI);
}
}
/*
* @description : 取消映射
* @return : 无
*/
void led_unmap(void)
{
/* 取消映射 */
iounmap(MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);
iounmap(GPIOI_MODER_PI);
iounmap(GPIOI_OTYPER_PI);
iounmap(GPIOI_OSPEEDR_PI);
iounmap(GPIOI_PUPDR_PI);
iounmap(GPIOI_BSRR_PI);
}
/*
* @description : 打开设备
* @param - inode : 传递给驱动的inode
* @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
* 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &dtsled; /* 设置私有数据 */
return 0;
}
/*
* @description : 从设备读取数据
* @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
* @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区
* @param - cnt : 要读取的数据长度
* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
*/
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
return 0;
}
/*
* @description : 向设备写数据
* @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符
* @param - buf : 要写给设备写入的数据
* @param - cnt : 要写入的数据长度
* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
*/
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
int retvalue;
unsigned char databuf[1];
unsigned char ledstat;
retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
if(retvalue < 0) {
printk("kernel write failed!\r\n");
return -EFAULT;
}
ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */
if(ledstat == LEDON) {
led_switch(LEDON); /* 打开LED灯 */
} else if(ledstat == LEDOFF) {
led_switch(LEDOFF); /* 关闭LED灯 */
}
return 0;
}
/*
* @description : 关闭/释放设备
* @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations dtsled_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.read = led_read,
.write = led_write,
.release = led_release,
};
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int __init led_init(void)
{
u32 val = 0;
int ret;
u32 regdata[12];
const char *str;
struct property *proper;
/* 获取设备树中的属性数据 */
/* 1、获取设备节点：stm32mp1_led */
dtsled.nd = of_find_node_by_path("/stm32mp1_led"); // 通过路径去寻找stm32mp1_led节点
if(dtsled.nd == NULL) {
printk("stm32mp1_led node nost find!\r\n");
return -EINVAL;
} else {
printk("stm32mp1_lcd node find!\r\n");
}
/* 2、获取compatible属性内容 */
proper = of_find_property(dtsled.nd, "compatible", NULL); // 获取 stm32mp1_led 节点的 compatible 属性，返回值为 property 结构体类型指针变量， property 的成员变量 value 表示属性值
if(proper == NULL) {
printk("compatible property find failed\r\n");
} else {
printk("compatible = %s\r\n", (char*)proper->value);
}
/* 3、获取status属性内容 */
ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str); // 获取 stm32mp1_led 节点的 status 属性值
if(ret < 0){
printk("status read failed!\r\n");
} else {
printk("status = %s\r\n",str);
}
/* 4、获取reg属性内容 */
ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 12); // stm32mp1_led 节点的 reg 属性所有值，并且将获取到的值都存放到 regdata 数组中
if(ret < 0) {
printk("reg property read failed!\r\n");
} else {
u8 i = 0;
printk("reg data:\r\n");
for(i = 0; i < 12; i++)
printk("%#X ", regdata[i]);
printk("\r\n");
}
/* 初始化LED */
/* 1、寄存器地址映射 */
MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI = of_iomap(dtsled.nd, 0); // 这里之前都是用 ioremap，现在这里用的是 of_iomap，最大的区别就是前者使用不使用设备树，后者使用设备树
GPIOI_MODER_PI = of_iomap(dtsled.nd, 1);
GPIOI_OTYPER_PI = of_iomap(dtsled.nd, 2);
GPIOI_OSPEEDR_PI = of_iomap(dtsled.nd, 3);
GPIOI_PUPDR_PI = of_iomap(dtsled.nd, 4);
GPIOI_BSRR_PI = of_iomap(dtsled.nd, 5);
/* 2、使能PI时钟 */
val = readl(MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);
val &= ~(0X1 << 8); /* 清除以前的设置 */
val |= (0X1 << 8); /* 设置新值 */
writel(val, MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);
/* 3、设置PI0通用的输出模式。*/
val = readl(GPIOI_MODER_PI);
val &= ~(0X3 << 0); /* bit0:1清零 */
val |= (0X1 << 0); /* bit0:1设置01 */
writel(val, GPIOI_MODER_PI);
/* 3、设置PI0为推挽模式。*/
val = readl(GPIOI_OTYPER_PI);
val &= ~(0X1 << 0); /* bit0清零，设置为上拉*/
writel(val, GPIOI_OTYPER_PI);
/* 4、设置PI0为高速。*/
val = readl(GPIOI_OSPEEDR_PI);
val &= ~(0X3 << 0); /* bit0:1 清零 */
val |= (0x2 << 0); /* bit0:1 设置为10*/
writel(val, GPIOI_OSPEEDR_PI);
/* 5、设置PI0为上拉。*/
val = readl(GPIOI_PUPDR_PI);
val &= ~(0X3 << 0); /* bit0:1 清零*/
val |= (0x1 << 0); /*bit0:1 设置为01*/
writel(val,GPIOI_PUPDR_PI);
/* 6、默认关闭LED */
val = readl(GPIOI_BSRR_PI);
val |= (0x1 << 0);
writel(val, GPIOI_BSRR_PI);
/* 注册字符设备驱动 */
/* 1、创建设备号 */
if (dtsled.major) { /* 定义了设备号 */
dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);
ret = register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
if(ret < 0) {
pr_err("cannot register %s char driver [ret=%d]\n",DTSLED_NAME, DTSLED_CNT);
goto fail_map;
}
} else { /* 没有定义设备号 */
ret = alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME); /* 申请设备号 */
if(ret < 0) {
pr_err("%s Couldn't alloc_chrdev_region, ret=%d\r\n", DTSLED_NAME, ret);
goto fail_map;
}
dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */
dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */
}
printk("dtsled major=%d,minor=%d\r\n",dtsled.major, dtsled.minor);
/* 2、初始化cdev */
dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);
/* 3、添加一个cdev */
ret = cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);
if(ret < 0)
goto del_unregister;
/* 4、创建类 */
dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
if (IS_ERR(dtsled.class)) {
goto del_cdev;
}
/* 5、创建设备 */
dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);
if (IS_ERR(dtsled.device)) {
goto destroy_class;
}
return 0;
destroy_class:
class_destroy(dtsled.class);
del_cdev:
cdev_del(&dtsled.cdev);
del_unregister:
unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT);
fail_map:
led_unmap();
return -EIO;
}
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit led_exit(void)
{
/* 取消映射 */
led_unmap();
/* 注销字符设备驱动 */
cdev_del(&dtsled.cdev);/* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); /* 注销设备号 */
device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
class_destroy(dtsled.class);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ALIENTEK");
MODULE_INFO(intree, "Y"); 照样做了一个流程图，跟上一节比多出来了设备树内容和寄存器映射是用设备树中的语法 of_iomap：
三、编译驱动程序和测试APP
测试APP都是用的最开始的测试APP。
创建 Makefile 文件，输入以下内容：
KERNELDIR := /home/alientek/linux/atk-mpl/linux/my_linux/linux-5.4.31 # Linux内核源码路径
CURRENT_PATH := $(shell pwd) # 获取当前所处路径
obj-m := dtsled.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
# 跟上一节的Makefile差不多，就是 obj-m := dtsled.o 有区别创建完成后，输入以下命令输出驱动模块文件：
make -j32 # 使用 32 个并行任务进行编译，让编译快一些输入以下命令测试 ledApp.c的测试文件：
arm-none-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp
四、运行测试
将 ledApp 和 dtsled.ko 拷贝到 rootfs/lib/modules/5.4.31 目录中，并加载 dtsled.ko 驱动模块：
depmod // 第一次加载驱动的时候需要此命令 它是生成和更新模块依赖关系的命令、
modprobe dtsled // 加载驱动
stm32mp1_led 这个节点找到了，并且 compatible 属性值为“atkstm32mp1-led”， status 属性值为“okay”， reg 属性的值为“0X50000A28 0X4 0X5000A0000X4 0X5000A004 0X4 0X5000A008 0X4 0X5000A00C 0X4 0X5000A018 0X4”，这些都和我们设置的设备树一致。
用 ledApp 测试驱动是否正常工作。
./ledApp /dev/dtsled 1 // 打开红色LED
./ledApp /dev/dtsled 0 // 关闭红色LED
// 卸载驱动
rommod dtsled.ko从这章我开始明白，正点原子是从最老的开始教学，一步一步，其中一个一个知识点插入进来讲，最终到后面的大成。