主要内容: Linux中led驱动
1, 应用空间调用到驱动的框架
2, 自动创建设备节点的方法
3, 内核对硬件初始化的方式
4, 应用空间和内核之间的数据交互
5, linux中ioctl的实现和gpio库函数的使用
---------------------------------------------------
2, 自动创建设备节点的方法
#define MINORBITS 20
#define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1)
#define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS))
#define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK))
#define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi))
// 参数1---当前模块--THIS_MODULE
// 参数2---字符串,表示类的名字
//返回值--struct class指针类型
class_create(owner, name);
//创建一个设备节点
// 参数1---class_create返回的指针
// 参数2---该设备非父类--一般都是填NULL
//参数3--设备号--包含了主设备号major和次设备号minor
//参数4---私有数据指针---一般都是填NULL
//参数5---设备节点的名字
//结果 /dev/led
// 返回值--struct device指针
struct device *device_create(struct class *cls, struct device *parent,
dev_t devt, void *drvdata,
const char *fmt, ...)
// 3, 初始化硬件
//参数1---物理地址
//参数2--映射的长度
//返回值--映射之后的虚拟地址
gpc0_conf = ioremap(0xE0200060, 8);
4, 应用空间和内核之间的数据交互
// 从用户空间获取数据, 一般都用在驱动中写操作中-- xxx_write
// 参数1---目标地址---内核中的空间的地址
//参数2---原地址---用户空间的地址
//参数3---拷贝数据个数
//返回值--没有拷贝成功的数据个数, 0表示成功
unsigned long copy_from_user(void * to,const void __user * from,unsigned long n)
//给用户空间数据, 一般都用在驱动中读操作中-- xxx_read
unsigned long copy_to_user(void __user * to,const void * from,unsigned long n)
5, linux中ioctl的实现和gpio库函数的使用
如果需要给用户提供更多的使用api,可以添加一个ioctl接口:
ioctl()用于给驱动发送指令: 某个灯亮, 某个等灭, 全亮,全灭
应用空间:
int ioctl(int fd, int cmd, .../unsigned long args);
--------------------------------------------------------
驱动:
xxx_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long args)
{
//区分不同的命令
switch(cmd)
{
case 命令1:
case 命令2:
case 命令3:
case 命令4:
}
}
命令是如何定义: 由程序猿决定, 一定是要一个整数
1,直接用一个整数--有可能与系统中的已经存在的命令发生冲突
#define LED_ALL_ON 0x2222
#define LED_ALL_OFF 0x3333
2, 用内核提供接口来定义一个整数
_IO(type,nr) //参数1--魔幻数--字符
// 参数2--唯一的数字
_IOW(type,nr,size)
_IOR(type,nr,size)
_IOWR(type,nr,size)
例子:
#define LED_NUM_ON _IOW('L',0x3456, int)
#define LED_NUM_OFF _IOW('L',0x3457, int)
#define LED_ALL_ON _IO('L',0x3458)
#define LED_ALL_OFF _IO('L',0x3459)
gpio操作方法:
1, 直接操作gpio口对应的寄存器地址(看原理图---数据手册---地址--ioremap)
*gpc0_conf &= ~(0xff<<12);
*gpc0_conf |= (0x11<<12);
2, gpio库函数的接口---只需要知道gpio口的号码即可
gpio_request(unsigned gpio,const char * label)
// 将某个gpio配置成输出功能,并且直接输出高低电平
gpio_direction_output(unsigned gpio,int value)
// 将某个gpio配置成输入功能
gpio_direction_input(unsigned gpio)
// 将某个gpio配置成特定功能
s3c_gpio_cfgpin(unsigned int pin,unsigned int config)
//将某个gpio口内部上拉或者下拉
s3c_gpio_setpull(unsigned int pin,s3c_gpio_pull_t pull)
//获取到gpio的值
gpio_get_value
//设置gpio的值
gpio_set_value
//通过gpio口获取到中断号码
gpio_to_irq
gpio_free(unsigned gpio)
代码示例：
利用ioctl函数实现读写：
/**************led_app.c*************************/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>
#define LED_NUM_ON _IOW('L',0x3456, int)
#define LED_NUM_OFF _IOW('L',0x3457, int)
#define LED_ALL_ON _IO('L',0x3458)
#define LED_ALL_OFF _IO('L',0x3459)
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd = open("/dev/led", O_RDWR);
if(fd < 0)
{
perror("open");
exit(1);
}
while(1)
{
ioctl(fd, LED_NUM_ON, 3);
sleep(1);
ioctl(fd, LED_NUM_OFF, 3);
sleep(1);
ioctl(fd, LED_NUM_ON, 4);
sleep(1);
ioctl(fd, LED_NUM_OFF, 4);
sleep(1);
ioctl(fd, LED_ALL_ON);
sleep(1);
ioctl(fd, LED_ALL_OFF);
sleep(1);
}
close(fd);
return 0;
}
/************************led_drv.c*******************************/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <mach/gpio.h>
#define LED_NUM_ON _IOW('L',0x3456, int)
#define LED_NUM_OFF _IOW('L',0x3457, int)
#define LED_ALL_ON _IO('L',0x3458)
#define LED_ALL_OFF _IO('L',0x3459)
//设计一个全局的设备对象类
struct s5pv210_led{
int dev_major ;
struct class *cls;
struct device *dev;
int value; // 用于存放用户的数据
};
//声明一个对象
struct s5pv210_led *led_dev;
volatile unsigned long *gpc0_conf;
volatile unsigned long *gpc0_data;
int led_drv_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("-------^_^ %s-------\n", __FUNCTION__);
static int a = 38;
filp->private_data = &a;
//做初始化动作
*gpc0_conf &= ~(0xff<<12);
*gpc0_conf |= (0x11<<12);
return 0;
}
// ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
ssize_t led_drv_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos)
{
int ret;
printk("-------^_^ %s-------\n", __FUNCTION__);
// 区分应用的需求
//如果要从用户空间获取数据,需要用特定的函数
// 从用户空间获取数据, 一般都用在驱动中写操作中-- xxx_write
// 参数1---目标地址---内核中的空间的地址
//参数2---原地址---用户空间的地址
//参数3---拷贝数据个数
//返回值--没有拷贝成功的数据个数, 0表示成功
ret = copy_from_user(&led_dev->value, buf, count);
if(ret > 0)
{
printk(KERN_ERR "copy_from_user error\n");
return -EFAULT;
}
if(led_dev->value)
{
//点灯
*gpc0_data |= (0x3<<3);
}else{
//灭灯
*gpc0_data &= ~(0x3<<3);
}
//返回传递的数据个数
return count;
}
int led_drv_close(struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("-------^_^ %s-------\n", __FUNCTION__);
//如果要灭掉
*gpc0_data &= ~(0x3<<3);
return 0;
}
long led_drv_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long args)
{
// 通过filp找到inode
struct inode *node = filp->f_path.dentry->d_inode;
//通过inode获取到注册设备号
int minor = iminor(node);
int major = imajor(node);
//获取到数据
int *p = (int *)filp->private_data;
printk("-------major = %d, minor = %d, data = %d\n", major, minor, *p);
//区分不同的命令
int num = args;
switch(cmd)
{
case LED_NUM_ON :
gpio_request(S5PV210_GPC0(3), "gpc0_3_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(3), 1);
gpio_free(S5PV210_GPC0(3));
break;
case LED_NUM_OFF:
gpio_request(S5PV210_GPC0(3), "gpc0_3_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(3), 0);
gpio_free(S5PV210_GPC0(3));
break;
case LED_ALL_ON:
gpio_request(S5PV210_GPC0(3), "gpc0_3_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(3), 1);
gpio_free(S5PV210_GPC0(3));
gpio_request(S5PV210_GPC0(4), "gpc0_4_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(4), 1);
gpio_free(S5PV210_GPC0(4));
break;
case LED_ALL_OFF:
gpio_request(S5PV210_GPC0(3), "gpc0_3_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(3), 0);
gpio_free(S5PV210_GPC0(3));
gpio_request(S5PV210_GPC0(4), "gpc0_4_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(4), 0);
gpio_free(S5PV210_GPC0(4));
break;
default :
printk("unkown cmd\n");
return -EINVAL;
}
return 0;
}
const struct file_operations led_fops = {
.open = led_drv_open,
.write = led_drv_write,
.release = led_drv_close,
.unlocked_ioctl = led_drv_ioctl,
};
static int __init led_drv_init(void)
{
/*
编写驱动的套路
0, 实例化全局的设备对象-- kzalloc
1, 申请主设备号---register_chrdev
2, 自动创建设备节点---class_create, device_create
3, 初始化硬件--ioremap
4,实现 file_operation
*/
// 模块加载函数中主要完成系统资源的申请
printk("-------^_^ %s-------\n", __FUNCTION__);
int ret;
// 0, 实例化全局的设备对象
//参数1---分配大小
//参数2--分配的标志, GFP_KERNEL--如果当前暂时没有内存,会尝试等待
led_dev = kzalloc(sizeof(struct s5pv210_led), GFP_KERNEL);
if(led_dev == NULL)
{
printk(KERN_ERR"kzalloc error\n");
return -ENOMEM;
}
// 1, 申请主设备号
led_dev->dev_major = 250;
ret = register_chrdev(led_dev->dev_major, "led_drv", &led_fops);
if(ret < 0)
{
printk("register_chrdev error\n");
ret = -EINVAL;
goto err_free;
}
// 2 ---自动创建设备节点
//创建一个类
// 参数1---当前模块--THIS_MODULE
// 参数2---字符串,表示类的名字
//返回值--struct class指针类型
led_dev->cls = class_create(THIS_MODULE,"led_cls");
if(IS_ERR(led_dev->cls))
{
printk("class_create error\n");
ret = PTR_ERR(led_dev->cls);
goto err_unregister;
}
//创建一个设备节点
// 参数1---class_create返回的指针
// 参数2---该设备非父类--一般都是填NULL
//参数3--设备号--包含了主设备号major和次设备号minor
//参数4---私有数据指针---一般都是填NULL
//参数5---设备节点的名字
//结果 /dev/led
// 返回值--struct device指针
led_dev->dev = device_create(led_dev->cls, NULL,MKDEV(led_dev->dev_major, 0), NULL, "led");
if(IS_ERR(led_dev->dev))
{
printk("device_create error\n");
ret = PTR_ERR(led_dev->dev);
goto err_class_destroy;
}
// 3, 初始化硬件
//参数1---物理地址
//参数2--映射的长度
//返回值--映射之后的虚拟地址
gpc0_conf = ioremap(0xE0200060, 8);
gpc0_data = gpc0_conf + 1;
return 0;
err_class_destroy:
class_destroy(led_dev->cls);
err_unregister:
unregister_chrdev(led_dev->dev_major, "led_drv");
err_free:
kfree(led_dev);
return ret;
}
static void __exit led_drv_exit(void)
{
printk("-------^_^ %s-------\n", __FUNCTION__);
iounmap(gpc0_conf);
// 模块卸载函数中主要完成系统资源的释放
device_destroy(led_dev->cls, MKDEV(led_dev->dev_major, 0));
class_destroy(led_dev->cls);
//参数1---已经申请到的设备号
//参数2--字符串--描述设备驱动信息--自定义
unregister_chrdev(led_dev->dev_major, "led_drv");
kfree(led_dev);
}
module_init(led_drv_init);
module_exit(led_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
read/write函数实现读写：
/****************************led_app.c********************************/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>
#define LED_NUM_ON _IOW('L',0x3456, int)
#define LED_NUM_OFF _IOW('L',0x3457, int)
#define LED_ALL_ON _IO('L',0x3458)
#define LED_ALL_OFF _IO('L',0x3459)
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd = open("/dev/led", O_RDWR);
if(fd < 0)
{
perror("open");
exit(1);
}
while(1)
{
ioctl(fd, LED_NUM_ON, 3);
sleep(1);
ioctl(fd, LED_NUM_OFF, 3);
sleep(1);
ioctl(fd, LED_NUM_ON, 4);
sleep(1);
ioctl(fd, LED_NUM_OFF, 4);
sleep(1);
ioctl(fd, LED_ALL_ON);
sleep(1);
ioctl(fd, LED_ALL_OFF);
sleep(1);
}
close(fd);
return 0;
}
/**********************led_drv.c***********************************/
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <mach/gpio.h>
#define LED_NUM_ON _IOW('L',0x3456, int)
#define LED_NUM_OFF _IOW('L',0x3457, int)
#define LED_ALL_ON _IO('L',0x3458)
#define LED_ALL_OFF _IO('L',0x3459)
//设计一个全局的设备对象类
struct s5pv210_led{
int dev_major ;
struct class *cls;
struct device *dev;
int value; // 用于存放用户的数据
};
//声明一个对象
struct s5pv210_led *led_dev;
volatile unsigned long *gpc0_conf;
volatile unsigned long *gpc0_data;
int led_drv_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("-------^_^ %s-------\n", __FUNCTION__);
//做初始化动作
*gpc0_conf &= ~(0xff<<12);
*gpc0_conf |= (0x11<<12);
return 0;
}
// ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
ssize_t led_drv_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos)
{
int ret;
printk("-------^_^ %s-------\n", __FUNCTION__);
// 区分应用的需求
//如果要从用户空间获取数据,需要用特定的函数
// 从用户空间获取数据, 一般都用在驱动中写操作中-- xxx_write
// 参数1---目标地址---内核中的空间的地址
//参数2---原地址---用户空间的地址
//参数3---拷贝数据个数
//返回值--没有拷贝成功的数据个数, 0表示成功
ret = copy_from_user(&led_dev->value, buf, count);
if(ret > 0)
{
printk(KERN_ERR "copy_from_user error\n");
return -EFAULT;
}
if(led_dev->value)
{
//点灯
*gpc0_data |= (0x3<<3);
}else{
//灭灯
*gpc0_data &= ~(0x3<<3);
}
//返回传递的数据个数
return count;
}
int led_drv_close(struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("-------^_^ %s-------\n", __FUNCTION__);
//如果要灭掉
*gpc0_data &= ~(0x3<<3);
return 0;
}
long led_drv_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long args)
{
//区分不同的命令
int num = args;
switch(cmd)
{
case LED_NUM_ON :
gpio_request(S5PV210_GPC0(3), "gpc0_3_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(3), 1);
gpio_free(S5PV210_GPC0(3));
break;
case LED_NUM_OFF:
gpio_request(S5PV210_GPC0(3), "gpc0_3_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(3), 0);
gpio_free(S5PV210_GPC0(3));
break;
case LED_ALL_ON:
gpio_request(S5PV210_GPC0(3), "gpc0_3_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(3), 1);
gpio_free(S5PV210_GPC0(3));
gpio_request(S5PV210_GPC0(4), "gpc0_4_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(4), 1);
gpio_free(S5PV210_GPC0(4));
break;
case LED_ALL_OFF:
gpio_request(S5PV210_GPC0(3), "gpc0_3_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(3), 0);
gpio_free(S5PV210_GPC0(3));
gpio_request(S5PV210_GPC0(4), "gpc0_4_led");
gpio_direction_output(S5PV210_GPC0(4), 0);
gpio_free(S5PV210_GPC0(4));
break;
default :
printk("unkown cmd\n");
return -EINVAL;
}
return 0;
}
const struct file_operations led_fops = {
.open = led_drv_open,
.write = led_drv_write,
.release = led_drv_close,
.unlocked_ioctl = led_drv_ioctl,
};
static int __init led_drv_init(void)
{
/*
编写驱动的套路
0, 实例化全局的设备对象-- kzalloc
1, 申请主设备号---register_chrdev
2, 自动创建设备节点---class_create, device_create
3, 初始化硬件--ioremap
4,实现 file_operation
*/
// 模块加载函数中主要完成系统资源的申请
printk("-------^_^ %s-------\n", __FUNCTION__);
int ret;
// 0, 实例化全局的设备对象
//参数1---分配大小
//参数2--分配的标志, GFP_KERNEL--如果当前暂时没有内存,会尝试等待
led_dev = kzalloc(sizeof(struct s5pv210_led), GFP_KERNEL);
if(led_dev == NULL)
{
printk(KERN_ERR"kzalloc error\n");
return -ENOMEM;
}
// 1, 申请主设备号
led_dev->dev_major = 250;
ret = register_chrdev(led_dev->dev_major, "led_drv", &led_fops);
if(ret < 0)
{
printk("register_chrdev error\n");
ret = -EINVAL;
goto err_free;
}
// 2 ---自动创建设备节点
//创建一个类
// 参数1---当前模块--THIS_MODULE
// 参数2---字符串,表示类的名字
//返回值--struct class指针类型
led_dev->cls = class_create(THIS_MODULE,"led_cls");
if(IS_ERR(led_dev->cls))
{
printk("class_create error\n");
ret = PTR_ERR(led_dev->cls);
goto err_unregister;
}
//创建一个设备节点
// 参数1---class_create返回的指针
// 参数2---该设备非父类--一般都是填NULL
//参数3--设备号--包含了主设备号major和次设备号minor
//参数4---私有数据指针---一般都是填NULL
//参数5---设备节点的名字
//结果 /dev/led
// 返回值--struct device指针
led_dev->dev = device_create(led_dev->cls, NULL,MKDEV(led_dev->dev_major, 0), NULL, "led");
if(IS_ERR(led_dev->dev))
{
printk("device_create error\n");
ret = PTR_ERR(led_dev->dev);
goto err_class_destroy;
}
// 3, 初始化硬件
//参数1---物理地址
//参数2--映射的长度
//返回值--映射之后的虚拟地址
gpc0_conf = ioremap(0xE0200060, 8);
gpc0_data = gpc0_conf + 1;
return 0;
err_class_destroy:
class_destroy(led_dev->cls);
err_unregister:
unregister_chrdev(led_dev->dev_major, "led_drv");
err_free:
kfree(led_dev);
return ret;
}
Makefile:
CROSS_COMPILE = arm-none-linux-gnueabi-
CC = $(CROSS_COMPILE)gcc
APP_NAME = led_app
MODULE_NAME = led_drv
#内核源码路径
KERNEL_DIR = /home/farsight/linux_system/kernel/linux-3.0.8
CUR_DIR = $(shell pwd)
all :
make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) modules
$(CC) $(APP_NAME).c -o $(APP_NAME)
clean :
make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CUR_DIR) clean
rm -rf $(APP_NAME)
install:
cp -raf *.ko $(APP_NAME) /opt/rootfs/drv_module/
#指定编译哪个源文件
obj-m = $(MODULE_NAME).o