1.树莓派寄存器的介绍
GPFSEL0 GPIO Function Select 0： 功能选择 输入/输出
GPSET0 GPIO Pin Output Set 0 ： 输出0
GPSET1 GPIO Pin Output Set 1 ： 输出1
0 = No effect
1 = Set GPIO pin n
GPCLR0 GPIO Pin Output Clear 0： 清零
0 = No effect
1 = Clear GPIO pin n
GPCLR1 GPIO Pin Output Clear 1 ：清1
每个寄存器都是32位的
例如：我们把引脚4配置位输出引脚
FSEL4 14-12 001 我们把4引脚的14-12配置成001 GPIO Pin 4 is an output
注意：我们配置的底层引脚对应得是BCM
寄存器第0组位FESL0–9
寄存器第1组位FSEL10–19
具体的引脚也可通过官方手册查找
https://pinout.xyz/pinout/pin7_gpio4
2.寄存器的地址问题
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
这里我们得到的是物理地址是不可操作的，我们需要转化成虚拟地址，通过函数：
void __iomem * __ioremap(unsigned long phys_addr, size_t size, unsigned long flags);
ioremap宏定义在asm/io.h内：
#define ioremap(cookie,size) __ioremap(cookie,size,0)
参数：
phys_addr：要映射的起始的IO地址
size：要映射的空间的大小
flags：要映射的IO空间和权限有关的标志
该函数返回映射后的内核虚拟地址(3G-4G). 接着便可以通过读写该返回的内核虚拟地址去访问之这段I/O内存资源。
3.驱动的编写
#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; //volatile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.应用层代码的编写
#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.编译驱动代码(driver2.c)
- 1.把写好的驱动代码（driver2.c）放到源码树目录的 /drivers/char 目录下
- 2.修改Makefile 把driver2.c 生成 .ko文件
- 3 编译驱动代码(切回到源码树目录进行编译)
RCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make modules
- 4.把驱动代码发送到树莓派
scp drivers/char/driver2.ko [email protected]:/home/pi/work
6.编译测试代码（pin4test1.c）
arm-linux-gnueabihf-gcc pin4test1.c -o pin4test1
发送到树莓派去
scp pin4test1 [email protected]:/home/pi/work
7.把写好的驱动加载到内核中
回到树莓派的系统中，加载驱动
sudo insmod driver2.ko
加载成功
8.给加载好的驱动（driver2）分配权限
sudo chmod 666 /dev/pin4
9.运行测试代码
./pin4test1
此时4引脚的状态是IN，我们输入0
此时驱动被我们修改成功，变成了OUT