AM437x——LED驱动

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本文主要记录AM437X驱动的LED。含简单的字符设备驱动、设备驱动模型、设备树以及LED子系统。

---

目前就Linux驱动的理解是：

Linux驱动 = 裸机 + 框架

关于框架，目前的理解是：

以LED驱动为例，之前印象中就是韦老大的思路，先在init里注册字符设备、硬件初始化，然后应用层open()、read()就调用了file_operations里面的drv_open()、drv_write()等，算是最简单的驱动框架。
　
然后韦老大又提及了总线设备驱动模型，将设备和驱动分离，慢慢的体会到了新的框架。不久前，简单接触了下设备树，感觉就是总线设备驱动模型的修改（升级），将原来的设备部分，不再单独放在代码里，而是放在dts里面，开机在U-boot加载，然后与驱动匹配获取硬件资源。因此，感觉驱动的框架在一步一步的发展，优化，最原始的注册字符设备、open等框架，还是不变。
　
同时，了解到了除输入子系统的其它子系统，加深了对这一模式的理解。感觉就是，将某个硬件资源无缝的融入现有的环境中，而无须改变应用层的程序。

这就是目前的一点小小理解吧，算是打开了个入口，希望以后了解得更加全面、细致。

1.搭建开发环境

1.1安装TI_SDK

先在TI官网下载ti-processor-sdk-linux-am437x-evm-01.00.00.03-Linux-x86-Install.bin
在Ubuntu（only Ubuntu 12.04 LTS and Ubuntu 14.04 LTS are supported）下，对该文件加入可执行权限，然后直接运行。安装目录选择默认即可。完成之后，便在当前用户的home目录生成了所有所需文件。

1.2编译内核

在当前生成ti-processor-sdk-linux-am437x-evm-01.00.00.03目录下，有个Makefile，打开后可以看到相关的编译选项，如：

• 编译全部文件：make all
• 编译内核：make linux
• 编译u-boot:make u-boot-spl

以及make的依赖：-include Rules.make。在本层目录里，打开Rules.make，可以知道内核的默认配置文件：

#defconfig
DEFCONFIG=tisdk_am437x-evm_defconfig

通过查找，tisdk_am437x-evm_defconfig在~/ti-processor-sdk-linux-am437x-evm-01.00.00.03/board-support/linux-3.14.43+gitAUTOINC+875c69b2c3-g875c69b/arch/arm/configs里。
这里通过修改该配置文件，然后重新编译内核，即可关闭系统LED相关的驱动，在后面自己写LED驱动时，防止互相干扰。
因此将tisdk_am437x-evm_defconfig配置文件里的所有有关LED的配置都关闭掉。

最后在顶层目录执行make linux,编译完成后，生成~/ti-processor-sdk-linux-am437x-evm-01.00.00.03/board-support/linux-3.14.43+gitAUTOINC+875c69b2c3-g875c69b/arch/arm/boot/zImage文件。

1.3烧写SD卡

回到~/ti-processor-sdk-linux-am437x-evm-01.00.00.03/bin下，TI制作了很多脚本，其中的create-sdcard.sh就是制作SD卡的。Ubuntu插上SD卡，然后切换成root用户，执行该脚本，根据提示一路选择下去即可。

这里烧写完了，测试发现并没有使用之前编译的内核，分析脚本后发现，该脚本直接使用的~/ti-processor-sdk-linux-am437x-evm-01.00.00.03/filesystem下的tisdk-rootfs-image-am437x-evm.tar.gz。脚本将该文件作为根文件系统放入SD卡，因此并没有使用之前编译的内核。解决方法要么在执行脚本的过程中根据提示输入相关的路径，要么在制作好SD卡后，将编译好的内核覆盖掉SD卡的内核即可。我选择的后者：cp ~/ti-processor-sdk-linux-am437x-evm-01.00.00.03/board-support/linux-3.14.43+gitAUTOINC+875c69b2c3-g875c69b/arch/arm/boot/zImage /media/hceng/rootfs/boot/。

最后将制作好的SD卡插上开发板启动即可。

2.简单的字符驱动

先记录下几个重要类型或结构体：

• 表示设备号(32位机中：高12位表示主设备号，低20位表示次设备号)

typedef __kernel_dev_t	dev_t; 

• 描述字符设备

struct cdev {
	struct kobject kobj; //内嵌kobject结构体，用于设备驱动模型管理
	struct module *owner; //包含指向该结构的模块的指针，用于引用计数
	const struct file_operations *ops; //指向字符设备操作函数集的指针
	struct list_head list; //该结构将使用该驱动的字符设备连接成一个链表
	dev_t dev; //该字符设备的其实设备号，一个设备可能有多个设备号
	unsigned int count; //使用该字符设备驱动的设备数量
};

• 描述类

struct class{
    const char *name; //类名称
    struct module *owner; //对应模块
    struct subsystem subsys; //对应的subsystem;
    struct list_head children; //class_device链表
    struct list_head  interfaces; //class_interface链表
    struct semaphore  sem; /用于同步的信号锁
    struct class_attribute *class_attrs; //类属性
    int (*uevent)(struct class_device *dev,char **envp,int num_envp,
                  char *buffer,int buffer_size); //事件
    void (*release)(struct class_device *dev); //释放类设备
    void (*class_release)(struct class *class); //释放类
}

总结下，目前理解的字符设备编写流程:

1)驱动加载函数：xx_drv_init()
　　1.1)申请设备号：alloc_chrdev_region()
　　1.2)cde初始化(绑定fops)：cdev_init()
　　1.3)注册到内核：cdev_add()
　　1.4)创建类：class_create()
　　1.5)向类中添加设备(mdev自动创建设备节点)：device_create()
　　1.6)硬件相关(内存映射)：ioremap()
2)驱动卸载函数：xx_drv_exit()
　　2.1)移除设备：device_destroy()
　　2.2)移除类：class_destroy()
　　2.3)注销cdev：cdev_del()
　　2.4)释放设备号：unregister_chrdev()
　　2.5)释放内存：iounmap()
3)必要修饰:module_init(xx_drv_init);module_exit(xx_drv_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
4)构造file_operations:struct file_operations xx_drv_fops;
5)实现file_operations里每个函数:xx_open()、xx_write()……

2.1驱动代码

{% codeblock lang:c [leds_drv.c] https://github.com/hceng/am437x/blob/master/drive/1th_led/v1.0/leds_drv.c %}
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>

#define TI_LEDS_CNT 4

int major;
static struct cdev leds_cdev;
static struct class *leds_cls;

static volatile unsigned long *PRCM_CM_PER_GPIO5_CLKCTRL = NULL;
static volatile unsigned long *CTRL_CONF_UART3_RXD = NULL;
static volatile unsigned long *CTRL_CONF_UART3_TXD = NULL;
static volatile unsigned long *CTRL_CONF_UART3_CTSN = NULL;
static volatile unsigned long *CTRL_CONF_UART3_RTSN = NULL;
static volatile unsigned long *GPIO_OE = NULL;
static volatile unsigned long *GPIO_SETDATAOUT = NULL;
static volatile unsigned long *GPIO_DATAOUT = NULL;

static int leds_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
int minor = iminor(file->f_inode);

printk(KERN_INFO"%s OK.\n",__func__);

*PRCM_CM_PER_GPIO5_CLKCTRL  = (0x01<<1);

*CTRL_CONF_UART3_RXD  &= ~(0x7<<0 | 0x01<<16 | 0x01<<17 | 0x01<<18);
*CTRL_CONF_UART3_RXD  |=  (0x7<<0 | 0x01<<17);

*GPIO_OE              &= ~(0x01<<minor);
*GPIO_SETDATAOUT      |=  (0x01<<minor);

return 0;     

}

static ssize_t leds_drv_write(struct file *file, const char __user *user_buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
int minor = iminor(file->f_inode);
char buf;

printk(KERN_INFO"%s OK.\n",__func__);

if(count != 1){
    printk(KERN_INFO"write count != 1.\n"); 
    return 1;
}

if (copy_from_user(&buf, user_buf, count))
    return -EFAULT;

if (0x01 == buf)  
    *GPIO_DATAOUT |=  (0x01<<minor);    
else if(0x00 == buf)
    *GPIO_DATAOUT &= ~(0x01<<minor);

return 0;  

}

static struct file_operations leds_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = leds_drv_open,
.write = leds_drv_write,
};

static int leds_drv_init(void)
{
//1.申请设备号
dev_t devid;

printk(KERN_INFO"%s OK.\n",__func__);

if(alloc_chrdev_region(&devid, 0, TI_LEDS_CNT, "ti_leds") < 0)
{
    printk(KERN_INFO"%s ERROR.\n",__func__);
    goto error;
}

major = MAJOR(devid);

//2.注册到系统中
cdev_init(&leds_cdev, &leds_fops);        
cdev_add(&leds_cdev, devid, TI_LEDS_CNT);   

leds_cls = class_create(THIS_MODULE, "ti_leds");

device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "ti_led0"); 
device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 1), NULL, "ti_led1"); 
device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 2), NULL, "ti_led2"); 
device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 3), NULL, "ti_led3");

//3.硬件相关
PRCM_CM_PER_GPIO5_CLKCTRL = ioremap(0x44DF8800+0x498, 0x04*1);

CTRL_CONF_UART3_RXD       = ioremap(0x44E10000+0xA28, 0x04*4);
CTRL_CONF_UART3_TXD       = CTRL_CONF_UART3_RXD + 1;
CTRL_CONF_UART3_CTSN      = CTRL_CONF_UART3_RXD + 2;
CTRL_CONF_UART3_RTSN      = CTRL_CONF_UART3_RXD + 3; 

GPIO_OE                   = ioremap(0x48322000+0x134, 0x04); 
GPIO_DATAOUT              = ioremap(0x48322000+0x13C, 0x04);
GPIO_SETDATAOUT           = ioremap(0x48322000+0x194, 0x04);

error:
unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), TI_LEDS_CNT);

return 0;

}

static void leds_drv_exit(void)
{
unsigned i;
printk(KERN_INFO"%s OK.\n",func);

for(i=0;i<TI_LEDS_CNT;i++)
{
    device_destroy(leds_cls,  MKDEV(major, i));	
}
class_destroy(leds_cls);
cdev_del(&leds_cdev);
unregister_chrdev(major, "ti_leds"); 

iounmap(PRCM_CM_PER_GPIO5_CLKCTRL);
iounmap(CTRL_CONF_UART3_RXD);
iounmap(GPIO_OE);
iounmap(GPIO_DATAOUT);
iounmap(GPIO_SETDATAOUT);

}

module_init(leds_drv_init);
module_exit(leds_drv_exit);

MODULE_LICENSE(“GPL”);
MODULE_AUTHOR(“hceng [email protected]”);
MODULE_DESCRIPTION(“TI am437x board leds drvice”);
MODULE_ALIAS(“character device:ti_leds”);
MODULE_VERSION(“V1.0”);
{% endcodeblock %}

2.2测试代码(跑马灯)

{% codeblock lang:c [leds_app.c] https://github.com/hceng/am437x/blob/master/drive/1th_led/v1.0/leds_app.c %}
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

#define msleep(x) usleep(x*1000)

int main(int argc, char **argv)
{
int fd[4];
int val = 0;
int i = 0;
//const char *dev[] = {"/dev/ti_led0", “/dev/ti_led1”, “/dev/ti_led2”, “/dev/ti_led3”};
const char *dev[] = {"/dev/ti_led2", “/dev/ti_led0”, “/dev/ti_led3”, “/dev/ti_led1”};

for(i=0; i<4; i++)
{
    fd[i] = open(dev[i], O_RDWR);
    if (fd[i] < 0)
    {
        printf("can't open %s\n", *dev[i]);
        return 0;
    }
}

//leds off all.
for(i=0; i<4; i++)
{
    write(fd[i], &val, 1);
}	

//flicker leds.
while(1)
{
    val = !val;
    for(i=0; i<4; i++)
    {
        write(fd[i], &val, 1);
        msleep(300);
    }	
}

}
{% endcodeblock %}

2.3关于printk调试

内核的printk定义了如下的打印等级：

#define KERN_EMERG        "<0>" /* system is unusable */
#define KERN_ALERT        "<1>" /* action must be taken immediately */
#define KERN_CRIT         "<2>" /* critical conditions */
#define KERN_ERR          "<3>" /* error conditions */
#define KERN_WARNING      "<4>" /* warning conditions */
#define KERN_NOTICE       "<5>" /* normal but significant condition */
#define KERN_INFO         "<6>" /* informational */
#define KERN_DEBUG        "<7>" /* debug-level messages */

• 如果使用串口登陆，可通过修改/proc/sys/kernel/printk里的参数进行设置：

echo "8  4    1    7" >/proc/sys/kernel/printk

上面的四个数字分别代表：
控制台日志级别：优先级[s1] 高于该值的消息将被打印至控制台，[s1]数值越小，优先级越高；
默认的消息日志级别：将用该优先级来打印没有优先级的消息；
最低的控制台日志级别：控制台日志级别可被设置的最小值(最高优先级)；
默认的控制台日志级别：控制台日志级别的缺省值；

• 如果使用SSH登陆，是无法显示printk的打印信息的，但打印的数据会被放在/var/log/messages和/proc/kmsg中，利用这一特性，可以后台运行tail命令进行侦测：

tail -f /var/log/messages &

缺点是不能设置打印等级，同时内核的其它信息也会被打印出来。

3.设备驱动模型驱动

关于设备驱动模型前面以及有点了解，在写驱动的时候，主要体现在将原本的硬件资源信息抽取了出来，单独放在了一个文件里，当两个文件的分别加载的时候，根据名字匹配，匹配成功则调用probe()函数，进行类似前面的init()进行初始化。其它的内容基本一样，该干嘛就干嘛。

3.1驱动代码

{% codeblock lang:c [leds_dev.c] https://github.com/hceng/am437x/blob/master/drive/1th_led/v2.0/leds_dev.c %}
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/platform_device.h>

/**************************************************
TI_BOARD

Ball Color Mode Pin

H24 D7_Blue 0x07 uart3_txd(GPIO5_3)
H25 D8_Blue 0x07 uart3_rxd(GPIO5_2)
K24 D9_Green 0x07 uart3_rtsn(GPIO5_1)
H22 D10_Red 0x07 uart3_ctsn(GPIO5_0)
**************************************************/
static struct resource leds_resource[] = {
//PRCM_CM_PER_GPIO5_CLKCTRL(498h)
[0] = {
.start = 0x44DF8800,
.end = 0x44DFFFFF,
.name = “CM_PER”,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},

//CTRL_CONF_UART3_RXD(A28h)、CTRL_CONF_UART3_TXD(A2Ch)、CTRL_CONF_UART3_CTSN(A30h)、CTRL_CONF_UART3_RTSN((A34h))
[1] = {
.start = 0x44E10000,
.end = 0x44E1FFFF,
.name = “CONTROL_MODULE”,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
//GPIO_OE(134h)、GPIO_SETDATAOUT(194h)、GPIO_DATAOUT(13Ch)
[2] = {
.start = 0x48322000,
.end = 0x48322FFF,
.name = “GOIP5”,
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[3] = {
.start = 0,
.end = 3,
.name = “GOIP5_PIN”,
.flags = IORESOURCE_IO,
}

};

static void leds_release(struct device * dev)
{
printk(KERN_INFO"%s OK.\n",func);
}

static struct platform_device leds_dev = {
.name = “ti_am437x_leds_platform”,
.id = -1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(leds_resource),
.resource = leds_resource,
.dev = {
.release = leds_release,
},
};

static int leds_dev_init(void)
{
printk(KERN_INFO"%s OK.\n",func);
return platform_device_register(&leds_dev);;
}

static void leds_dev_exit(void)
{
printk(KERN_INFO"%s OK.\n",func);
platform_device_unregister(&leds_dev);
}

module_init(leds_dev_init);
module_exit(leds_dev_exit);

MODULE_LICENSE(“GPL”);
MODULE_AUTHOR(“hceng [email protected]”);
MODULE_DESCRIPTION(“TI am437x board leds drvice”);
MODULE_ALIAS(“platform:ti_leds”);
MODULE_VERSION(“V2.0”);
{% endcodeblock %}

{% codeblock lang:c [leds_drv.c] https://github.com/hceng/am437x/blob/master/drive/1th_led/v2.0/leds_drv.c %}
#include <linux/module.h>
#include <linux/version.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/pm.h>
#include <linux/sysctl.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/uaccess.h>

#define TI_LEDS_CNT 4

int major;
static struct cdev leds_cdev;
static struct class *leds_cls;

static volatile unsigned long *PRCM_CM_PER_GPIO5_CLKCTRL = NULL;
static volatile unsigned long *CTRL_CONF_UART3_RXD = NULL;
static volatile unsigned long *CTRL_CONF_UART3_TXD = NULL;
static volatile unsigned long *CTRL_CONF_UART3_CTSN = NULL;
static volatile unsigned long *CTRL_CONF_UART3_RTSN = NULL;
static volatile unsigned long *GPIO_OE = NULL;
static volatile unsigned long *GPIO_SETDATAOUT = NULL;
static volatile unsigned long *GPIO_DATAOUT = NULL;

static int leds_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
int minor = iminor(file->f_inode);

printk(KERN_INFO"%s OK.\n",__func__);

*PRCM_CM_PER_GPIO5_CLKCTRL  = (0x01<<1);

*CTRL_CONF_UART3_RXD  &= ~(0x7<<0 | 0x01<<16 | 0x01<<17 | 0x01<<18);
*CTRL_CONF_UART3_RXD  |=  (0x7<<0 | 0x01<<17);

*GPIO_OE              &= ~(0x01<<minor);
*GPIO_SETDATAOUT      |=  (0x01<<minor);

return 0;     

}

static ssize_t leds_drv_write(struct file *file, const char __user *user_buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
int minor = iminor(file->f_inode);
char buf;

printk(KERN_INFO"%s OK.\n",__func__);

if(count != 1){
    printk(KERN_INFO"write count != 1.\n"); 
    return 1;
}

if (copy_from_user(&buf, user_buf, count))
    return -EFAULT;

if (0x01 == buf)  
    *GPIO_DATAOUT |=  (0x01<<minor);    
else if(0x00 == buf)
    *GPIO_DATAOUT &= ~(0x01<<minor);

return 0;  

}

static struct file_operations leds_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = leds_drv_open,
.write = leds_drv_write,
};

static int leds_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct resource *res;
dev_t devid;

printk(KERN_INFO"%s OK.\n",__func__);

//1.申请设备号
if(alloc_chrdev_region(&devid, 0, TI_LEDS_CNT, "ti_leds") < 0)
{
    printk("%s ERROR\n",__func__);
    goto error;
}

major = MAJOR(devid);

//2.注册到系统中
cdev_init(&leds_cdev, &leds_fops);        
cdev_add(&leds_cdev, devid, TI_LEDS_CNT);   

leds_cls = class_create(THIS_MODULE, "ti_leds");

device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "ti_led0"); 
device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 1), NULL, "ti_led1"); 
device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 2), NULL, "ti_led2"); 
device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 3), NULL, "ti_led3");

//3.硬件相关
res = platform_get_resource_byname(pdev, IORESOURCE_MEM, "CM_PER");
if (!res) 
    return -EINVAL;	
PRCM_CM_PER_GPIO5_CLKCTRL = ioremap(res->start+0x498, 0x04*1);

res = platform_get_resource_byname(pdev, IORESOURCE_MEM, "CONTROL_MODULE"); 
if (!res) 
    return -EINVAL;	
CTRL_CONF_UART3_RXD         = ioremap(res->start+0xA28, 0x04*4);
CTRL_CONF_UART3_TXD         = CTRL_CONF_UART3_RXD + 1;
CTRL_CONF_UART3_CTSN        = CTRL_CONF_UART3_RXD + 2;
CTRL_CONF_UART3_RTSN        = CTRL_CONF_UART3_RXD + 3; 

res = platform_get_resource_byname(pdev, IORESOURCE_MEM, "GOIP5"); 
if (!res) 
    return -EINVAL;	
GPIO_OE                     = ioremap(res->start+0x134, 0x04); 
GPIO_DATAOUT                = ioremap(res->start+0x13C, 0x04);
GPIO_SETDATAOUT             = ioremap(res->start+0x194, 0x04);

*PRCM_CM_PER_GPIO5_CLKCTRL  = (0x01<<1);//使能GPIO外设时钟

error:
unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), TI_LEDS_CNT);

return 0;  

}

static int leds_remove(struct platform_device *pdev)
{
unsigned i;
printk(KERN_INFO"%s OK.\n",func);

for(i=0;i<TI_LEDS_CNT;i++)
{
    device_destroy(leds_cls,  MKDEV(major, i));	
}

class_destroy(leds_cls);
cdev_del(&leds_cdev);
unregister_chrdev(major, "ti_leds"); 

iounmap(PRCM_CM_PER_GPIO5_CLKCTRL);
iounmap(CTRL_CONF_UART3_RXD);
iounmap(GPIO_OE);
iounmap(GPIO_DATAOUT);
iounmap(GPIO_SETDATAOUT);

return 0;  

}

struct platform_driver leds_drv = {
.probe = leds_probe,
.remove = leds_remove,
.driver = {
.name = “ti_am437x_leds_platform”,
}
};

static int leds_drv_init(void)
{
printk(KERN_INFO"%s OK.\n",func);
return platform_driver_register(&leds_drv);
}

static void leds_drv_exit(void)
{
printk(KERN_INFO"%s OK.\n",func);
platform_driver_unregister(&leds_drv);
}

module_init(leds_drv_init);
module_exit(leds_drv_exit);

MODULE_LICENSE(“GPL”);
MODULE_AUTHOR(“hceng [email protected]”);
MODULE_DESCRIPTION(“TI am437x board leds drvice”);
MODULE_ALIAS(“platform:ti_leds”);
MODULE_VERSION(“V2.0”);
{% endcodeblock %}

测试程序同前面的一样。

4.设备树驱动

4.1初识设备树

1）前面的总线设备驱动模型中，硬件资源来自于leds_dev.c里面的信息，这样会导致不同的板子，会添加不同的硬件资源信息，造成内核的臃肿。
2）使用设备树后，内核不再包含硬件的描述，硬件描述放在单独的DTS里面，然后编译成二进制的DTB，在U-Boot启动的时候加载进去，然后内核进行解析。
3）DTS、DTC和DTB之间的关系：
DTS经过DTC编译得到DTB，DTB通过DTC反编译得到DTS.

4）ARM中，所有的DTS文件放在arch/arm/boot/dts目录中，为了简化，将Soc公用部分提取了出来作为dtsi，类似头文件。
5）DTC编译工具的源代码在scripts/dtc目录中，编译内核时，编译内核时，需要使能才能将源码编译成工具，对应于scripts/dtc/Makefile中"hostprogs-y:=dtc"。Ubuntu也可直接安装DTC工具：

sudo apt-get install device-tree-compiler

6)内核的arch/arm/boot/dts/Makefile中，描述了当某种Soc被选中后，哪些.dtb会编译出来。执行make dtbs，会根据arch/arm/Makefile编译指定目标。
7）单独编译与反编译：

./scripts/dtc/dtc -I dts -O dtb -o xxx.dtb arch/arm/boot/dts/xxx.dts   //dts->dtb
./scripts/dtc/dtc -I dtb -O dts -o xxx.dts arch/arm/boot/dts/xxx.dtb   //dtb->dts

8）后面认识深刻了，再总结总结。

4.2修改AM437x设备树

AM437x的设备树文件在~/ti-processor-sdk-linux-am437x-evm-01.00.00.03/board-support/linux-3.14.43+gitAUTOINC+875c69b2c3-g875c69b/arch/arm/boot/dts/中，主要是am4372.dtsi和am437x-sk-evm.dts。我的目的是希望写个设备树框架的LED程序，因此想让am437x-sk-evm.dts干净点，只包含LED硬件描述，因此我需要删除am437x-sk-evm.dts里面的其它硬件描述。经过测试，am437x-sk-evm.dts里面包含部分MMC的描述，一旦删除将不能成功启动内核。而且，后面调试的时候，希望开发板通过NFS挂载的方式，直接加载编译的驱动模块，因此需要保留网卡描述部分。最后，将MMC和网卡必须的部分，提取了出来，放在了am4372.dtsi中。精简后的am437x-sk-evm.dts内容如下：
{% codeblock lang:c [am437x-sk-evm.dts] https://github.com/hceng/am437x/blob/master/drive/1th_led/v3.0/am437x-sk-evm.dts %}
/* AM437x SK EVM */

/dts-v1/;

#include “am4372.dtsi”
#include <dt-bindings/pinctrl/am43xx.h>
#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>

/ {
model = “TI AM437x SK EVM”;
compatible = “ti,am437x-sk-evm”,“ti,am4372”,“ti,am43”;

led_pin {
    compatible    = "ti_leds";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&leds_pins>;
    am437x,led_gpio0 = <&gpio5 0 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    am437x,led_gpio1 = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    am437x,led_gpio2 = <&gpio5 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    am437x,led_gpio3 = <&gpio5 3 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
};

};

&am43xx_pinmux {

leds_pins: leds_pins {
	pinctrl-single,pins = <
		0x228 (PIN_OUTPUT | MUX_MODE7)	/* uart3_rxd.gpio5_2 */
		0x22c (PIN_OUTPUT | MUX_MODE7)	/* uart3_txd.gpio5_3 */
		0x230 (PIN_OUTPUT | MUX_MODE7)	/* uart3_ctsn.gpio5_0 */
		0x234 (PIN_OUTPUT | MUX_MODE7)	/* uart3_rtsn.gpio5_1 */
	>;
};

};

&gpio5 {
status = “okay”;
};
{% endcodeblock %}
额，在调试的过程中，需要不断编译新的DTB和复制到SD卡的rootfs分区中，仿照前面写了个脚本进行自动编译和复制，同时检查文件的生成时间间隔，实际中，确实减少了焦躁的重复操作。

4.3驱动代码

{% codeblock lang:c [leds_drv.c] https://github.com/hceng/am437x/blob/master/drive/1th_led/v3.0/leds_drv.c %}
#include <linux/module.h>
#include <linux/version.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/pm.h>
#include <linux/sysctl.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/input.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/of_gpio.h>

#define TI_LEDS_CNT 4

int major;
static struct cdev leds_cdev;
static struct class *leds_cls;
static int led0,led1,led2,led3;

static int leds_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk(KERN_INFO"%s OK.\n",func);

return 0;     

}

static ssize_t leds_drv_write(struct file *file, const char __user *user_buf, size_t count, loff_t * ppos)
{
int minor = iminor(file->f_inode);
char buf;

printk(KERN_INFO"%s OK.\n",__func__);

if(count != 1){
    printk(KERN_INFO"write count != 1.\n"); 
    return 1;
}

if (copy_from_user(&buf, user_buf, count))
    return -EFAULT;

if(0x01 == buf)
{
    switch(minor){
    case 0:
        gpio_set_value(led0, 0);
        break;
    case 1:
        gpio_set_value(led1, 0);
        break;
    case 2:
        gpio_set_value(led2, 0);
        break;
    case 3:
        gpio_set_value(led3, 0);
        break;
    default:
        printk(KERN_INFO"%s receive minor error.\n",__func__);
    }                       
}
else if(0x00 == buf)
{
    switch(minor){
    case 0:
        gpio_set_value(led0, 1);
        break;
    case 1:
        gpio_set_value(led1, 1);
        break;
    case 2:
        gpio_set_value(led2, 1);
        break;
    case 3:
        gpio_set_value(led3, 1);
        break;
    default:
        printk(KERN_INFO"%s receive minor error\n",__func__);
    }       
}

return 0;  

}

static struct file_operations leds_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = leds_drv_open,
.write = leds_drv_write,
};

static int leds_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct device *dev = &pdev->dev;
dev_t devid;

printk(KERN_INFO"%s OK.\n",__func__);

//1.申请设备号
if(alloc_chrdev_region(&devid, 0, TI_LEDS_CNT, "ti_leds") < 0)
{
    printk(KERN_INFO"%s ERROR.\n",__func__);
    goto error;
}

major = MAJOR(devid);

//2.注册到系统中
cdev_init(&leds_cdev, &leds_fops);        
cdev_add(&leds_cdev, devid, TI_LEDS_CNT);   

leds_cls = class_create(THIS_MODULE, "ti_leds");

device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "ti_led0"); 
device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 1), NULL, "ti_led1"); 
device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 2), NULL, "ti_led2"); 
device_create(leds_cls, NULL, MKDEV(major, 3), NULL, "ti_led3");

//3.硬件相关
led0 = of_get_named_gpio(dev->of_node, "am437x,led_gpio0", 0);;
led1 = of_get_named_gpio(dev->of_node, "am437x,led_gpio1", 0);;
led2 = of_get_named_gpio(dev->of_node, "am437x,led_gpio2", 0);;
led3 = of_get_named_gpio(dev->of_node, "am437x,led_gpio3", 0);

//printk(KERN_INFO"led0 = %d\n",led0);
//printk(KERN_INFO"led1 = %d\n",led1);
//printk(KERN_INFO"led2 = %d\n",led2);
//printk(KERN_INFO"led3 = %d\n",led3);

devm_gpio_request_one(dev, led0, GPIOF_OUT_INIT_HIGH, "LED0");
devm_gpio_request_one(dev, led1, GPIOF_OUT_INIT_HIGH, "LED1");
devm_gpio_request_one(dev, led2, GPIOF_OUT_INIT_HIGH, "LED2");
devm_gpio_request_one(dev, led3, GPIOF_OUT_INIT_HIGH, "LED3");

error:
unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), TI_LEDS_CNT);

return 0;  

}

static int leds_remove(struct platform_device *pdev)
{
unsigned i;
printk(KERN_INFO"%s OK.\n",func);

for(i=0;i<TI_LEDS_CNT;i++)
{
    device_destroy(leds_cls,  MKDEV(major, i));	
}

class_destroy(leds_cls);
cdev_del(&leds_cdev);
unregister_chrdev(major, "ti_leds"); 

return 0;  

}

static const struct of_device_id of_gpio_leds_match[] = {
{ .compatible = “ti_leds”, },
{},
};

static struct platform_driver leds_drv = {
.probe = leds_probe,
.remove = leds_remove,
.driver = {
.name = “ti_am437x_leds_platform”,
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = of_match_ptr(of_gpio_leds_match),
},
};

static int leds_drv_init(void)
{
printk(KERN_INFO"%s OK.\n",func);
return platform_driver_register(&leds_drv);
}

static void leds_drv_exit(void)
{
printk(KERN_INFO"%s OK.\n",func);
platform_driver_unregister(&leds_drv);
}

module_init(leds_drv_init);
module_exit(leds_drv_exit);

MODULE_LICENSE(“GPL”);
MODULE_AUTHOR(“hceng [email protected]”);
MODULE_DESCRIPTION(“TI am437x board leds drvice”);
MODULE_ALIAS(“platform:device tree:ti_leds”);
MODULE_VERSION(“V3.0”);
{% endcodeblock %}

测试程序同前面的一样。

5.LED子系统驱动

5.1 框架分析

LED子系统框架如下：

• 用户态
  在用户态，可以直接访问节点/sys/class/leds/xxx/下的文件操作LED。
  在该路径下会有brightness、max_brightness、trigger，根据trigger的不同，还可能有delay_off、delay_on、invert等。
  brightness用于设置LED亮度，范围为0(LED_OFF)~255(LED_FULL);
  max_brightness用于显示LED的最大亮度访问，一般值为255;
  trigger用于设置LED的触发模式，通常可选的有:none、nand-disk、mmc0、cpu0、heartbeat、timer、default-on、oneshot、backlight、gpio；
  delay_off、delay_on用于trigger为timer等模式时，LED亮灭的时间，单位为毫秒；

• 内核驱动
  LED子系统的驱动都在drivers/leds/下面。
  核心的文件是led-class.c、led-core.c、led-triggers.c；
  可选触发器方式有：

obj-$(CONFIG_LEDS_TRIGGER_TIMER)        += ledtrig-timer.o      //定时触发
obj-$(CONFIG_LEDS_TRIGGER_ONESHOT)      += ledtrig-oneshot.o    //单次触发
obj-$(CONFIG_LEDS_TRIGGER_IDE_DISK)     += ledtrig-ide-disk.o   //硬盘触发
obj-$(CONFIG_LEDS_TRIGGER_HEARTBEAT)    += ledtrig-heartbeat.o  //心跳触发
obj-$(CONFIG_LEDS_TRIGGER_BACKLIGHT)    += ledtrig-backlight.o  //背光设置
obj-$(CONFIG_LEDS_TRIGGER_GPIO)         += ledtrig-gpio.o       //GPIO触发
obj-$(CONFIG_LEDS_TRIGGER_CPU)          += ledtrig-cpu.o        //CPU触发     
obj-$(CONFIG_LEDS_TRIGGER_DEFAULT_ON)   += ledtrig-default-on.o //默认开
obj-$(CONFIG_LEDS_TRIGGER_TRANSIENT)    += ledtrig-transient.o  
obj-$(CONFIG_LEDS_TRIGGER_CAMERA)       += ledtrig-camera.o

leds-gpio.c和leds-xxx.c对应具体的设备，比如现在某个LED接在了GPIO上，理论上我们就要编写leds-gpio.c这个驱动文件，但LED子系统已经帮我们做好了，我们只需要在设备树文件添加相应的设备信息即可。

下面对主要文件的内容进行分析：

led-core.c：
抽象出LED操作逻辑，封装成函数导出，供其它文件使用：
led_init_core()：核心初始化；
led_blink_set()：设置led闪烁时间；
led_blink_set_oneshot()：闪烁一次；
led_stop_software_blink()：led停止闪烁；
led_set_brightness()：设置led的亮度；
led_set_brightness_nopm：如果可以休眠，设置led的亮度保证休眠可用；
led_set_brightness_nosleep：如果没有休眠，设置led的亮度；
led_set_brightness_sync：设置led亮度同步；
led_update_brightness：更新亮度；
led_sysfs_disable：用户态关闭；
led_sysfs_enable：用户态打开；
leds_list：leds链表；
leds_list_lock：leds链表锁；

led-class.c：
维护LED子系统的所有LED设备，为LED设备提供
注册操作函数:led_classdev_register()/of_led_classdev_register()/devm_of_led_classdev_register()/
devm_led_classdev_register()；
注销操作函数:led_classdev_unregister()/devm_led_classdev_unregister()；
电源管理的休眠和恢复操作函数：led_classdev_suspend()、led_classdev_resume()；
同时提供基本的用户态操作接口，brightness、max_brightness等；

led-triggers.c：
维护LED子系统的所有触发器，为触发器提供
注册操作函数：led_trigger_register()、devm_led_trigger_register()，led_trigger_register_simple()；
注销操作函数：led_trigger_unregister()、led_trigger_unregister_simple()；
以及其它触发器相关的操作函数；

ledtrig-timer.c ledtrig-xxxx.c：
以ledtrig-timer.c为例的触发器，入口函数调用led_trigger_register()注册触发器，注册时候传入led_trigger结构体，里面有activate和deactivate成员函数指针，这里的作用是生成delay_on、delay_off文件；
同时还提供delay_on和delay_off的用户态操作接口；
卸载时，使用led_trigger_unregister()注销触发器。

leds-gpio.c leds-xxxx.c：
以leds-gpio.c为例的LED设备，在通过设备树或者其它途径匹配到设备信息后，将调用probe()函数，然后再根据设备信息设置led_classdev，最后调用devm_of_led_classdev_register()注册LED设备。

5.2 示例参考

首先在内核里，配置LED子系统：

Device Drivers  --->
    [*] LED Support  ---> 
        <*>   LED Class Support   
        <*>   LED Support for GPIO connected LEDs       
        
            *** LED Triggers *** 
        -*-   LED Trigger support  --->   
            [*]   LED Timer Trigger     
            [*]   LED One-shot Trigger
            [*]   LED Heartbeat Trigger
            [*]   LED backlight Trigger
            [*]   LED CPU Trigger
            [*]   LED GPIO Trigger 
            [*]   LED Default ON Trigger 

根据自己需求，配置LED Trigger support的内容。

然后设备树里添加设备节点，参考Documentation/devicetree/bindings/leds/leds-gpio.txt:

    leds {
        compatible = "gpio-leds";
        led-heartbeat {
            gpios = <&gpio1 16 GPIO_ACTIVE_LOW>;
            linux,default-trigger = "heartbeat";
        };

        led-cpu0 {
            gpios = <&gpio1 17 GPIO_ACTIVE_LOW>;
            linux,default-trigger = "cpu0";
        };

        led-timer {
            gpios = <&gpio1 19 GPIO_ACTIVE_LOW>;
            linux,default-trigger = "timer";
        };

        led-none {
            gpios = <&gpio1 21 GPIO_ACTIVE_LOW>;
            linux,default-trigger = "none";
        };
    };

重新编译内核和设备树，烧写，启动。

在/sys/class/leds路径下，生成了以下文件夹：

led-cpu0       led-heartbeat  led-timer       led-none

进入led-heartbeat目录，可以看到以下文件：

brightness      max_brightness  subsystem       uevent
device          power           trigger

可以通过echo 0 > brightness来关闭LED灯，通过echo timer > trigger改变触发模式。
同时，cat trigger可以显示支持的触发模式，以及当前的触发模式：

none nand-disk mmc0 cpu0 [heartbeat] timer default-on oneshot backlight gpio

6.心得

在我理解到驱动=裸机+软件框架的时候，我对之前的裸机也就没那么排斥了。
而且这个软件框架，就现在来看，核心的那几步：申请设备号、注册设备、创建类和创建节点这些都不变，早晚会做。
对于LED子系统，虽然表面上自己没做上述的操作，但实际上是LED子系统帮我们做了。