【OK210试用体验】功能篇（1）Linux字符驱动之LED灯驱动

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gjianw217 ( 楼主 ) 2015-8-13 00:48:06  只看该作者 13740 | 4 倒序浏览

    前面进行了OK210试用体验的入门篇介绍，算是初步入门，分别包含：
【OK210试用体验】的第一篇：开箱验板
   【OK210试用体验】的第二篇：板载资源
   【OK210试用体验】的第三篇：开发环境（软件安装，开发环境，烧写系统）
   【OK210试用体验】的第四篇：编程入门（NFS登录，驱动入门）
    虽然在【OK210试用体验】问题篇（1）速求飞凌技术支持或大神解答中，也集中问了几个问题，但仍然rmmod这个命令不能用，飞凌的技术支持也没有给出正确的使用方法，看来只能自己慢慢摸索了。也希望有知道的，不吝赐教!
    申请到板子有一段时间了，看着大家每天的试用报告，多数还停留在环境搭建上，而且有些人一个简单的功能，都能写一篇试用报告，我真是服了。接下来，将开启我的试用体验第二阶段：功能篇，主要围绕智能家居的一些应用模块进行功能的测试检验，以硬件分析+软件基础的形式引入，以驱动程序+应用源码的形式呈现。
    今天是功能篇的第一篇，字符驱动之LED灯的控制，主要分3部分：硬件分析，软件基础，驱动编程。
一、硬件分析

    在【OK210试用体验】的第二篇：板载资源中，简单分析了LED功能和作用。其实对LED的操作，就是对GPIO的最基本操作，也是入门操作。

首先查看S5Pv210的用户手册，对其GPIO口有一个整体了解，在用户手册的92页，对S5PV210的GPIO进行了概要的说明，总的来说，S5PV210有237个多功能输入输出端口，142个存储器端口引脚，控制146个GPIO中断，控制32个外部中断。

    接着从OK210的底板原理图中可知，如下图，

      OK210开发板将LED接到了XM0ADDR4-7引脚上，而这些引脚通过插座接到了核心板上，如下图，

   

   从用户手册中，如下图得知，这些引脚是由EBI（External Bus Interface）来管理，详见用户手册的第六章。

    所以，要对4个LED控制，就是对XM0ADDR4-7这4个引脚进行操作。

二、软件基础

1 Linux中的GPIO引脚定义

    在Linux中，GPIO分成若干个group，每个group包含几个io port，访问某个port时要指明哪个group哪个port。kernel处理方法是把所有io port整理成一个线性的空间，即一组线性的数值，每个io port对应于一个数值。S5PV210引脚的具体定义，位于linux/arch/arm/mach-s5pv210/include/mach/gpio.h。

    在该头文件中，首先进行分组及每组包含的端口数，如下所示

      #define S5PV210_GPIO_A0_NR (8)
       表示GPIO的A0口，含有8个引脚（端口）

    接着定义每组GPIO的起始号码，其中S5PV210_GPIO_NEXT定义为如下形式
    #defineS5PV210_GPIO_NEXT(__gpio) ((__gpio##_START) +(__gpio##_NR) + CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 1)
ps:用##粘贴符号来运算的，以A组的0起始，依次加每组的GPIO个数。

如:S5PV210_GPIO_A1_START=S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_A0)=

S5PV210_GPIO_A0_START+S5PV210_GPIO_A0_NR+CONFIG_S3C_GPIO_SPACE+ 1

    全部的GPIO的起始号在s5p_gpio_number枚举中定义：

enum s5p_gpio_number {
  S5PV210_GPIO_A0_START =0,
  S5PV210_GPIO_A1_START =S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_A0),/*0+8+1 = 9*/
  S5PV210_GPIO_B_START  = S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_A1),/*9+4+1 = 14*/

    ......

  S5PV210_GPIO_ETC2_START =S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_ETC1),/*438+8+1 = 447*/
  S5PV210_GPIO_ETC4_START =S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_ETC2),/*447+8+1 = 456*/
  /*总数是456+6+1 = 463*/
};

    最后定义了单个GPIO脚的起始号
#define S5PV210_GPA0(_nr) (S5PV210_GPIO_A0_START + (_nr))
#define S5PV210_GPA1(_nr) (S5PV210_GPIO_A1_START + (_nr))
#define S5PV210_GPB(_nr) (S5PV210_GPIO_B_START + (_nr))

    ......
#define S5PV210_ETC2(_nr) (S5PV210_GPIO_ETC2_START + (_nr))
#define S5PV210_ETC4(_nr) (S5PV210_GPIO_ETC4_START + (_nr))

2 Linux中GPIO函数定义

    Linux使用Struct gpio_chip结构体来描述各种不同体系结构和电路板的抽象接口，也说是各种电路板都要提供自己接口实现，三星公司的芯片都使用自己的接口实现。主要在include/asm-generic/gpio.h中声明。而Linux将系统中所有的IO口都统一指定编号，一般情况是组名+编号。Linux将所有的IO称为资源，系统的任何模块使用资源，都要先申请，用完归还资源，

    int gpio_request(unsigned gpio, const char*label)

    void gpio_free(unsigned gpio)

   所有的gpio都可以指定方向，

    int gpio_direction_input(unsigned gpio)

    int gpio_direction_output(unsigned gpio,int value)

所有的gpio都提供读写数据

   int gpio_get_value(unsigned gpio)

   void gpio_set_value(unsigned gpio, int on)

   以上几个关键函数，在linux/gpio.h声明，在drivers/gpio/gpiolib.c定义

   同时三星公司还封装了自己的gpio接口，定义位于arch/arm/plat-s3c/gpio-config.c，主要有

    int s3c_gpio_cfgpin(unsigned int pin,unsigned int config)

    int s3c_gpio_setpull(unsigned int pin,s3c_gpio_pull_t pull)

    int s3c_gpio_setpin(unsigned int pin,s3c_gpio_pull_t level)

三、驱动编程
      驱动代码由飞凌提供的驱动改编而来，只要根据硬件，设置对应的GPIO口，使其更方便移植；应用程序实现简单的流程灯功能；Makefile配置成可编译驱动程序和应用程序的形式。效果图如下，

      具体的代码如下,具体的使用见上一篇【OK210试用体验】的第四篇：编程入门（NFS登录，驱动入门）：
1驱动程序：

1. 
   
2. #include
   
3. #include
   
4. #include
   
5. #include
   
6. #include
   
7. #include
   
8. #include
   
9. #include
   
10. #include
    
11. #include
    
12. #include
    
13. #include
    
14. 
    
15. #define DEVICE_NAME "leds"
    
16. /* 应用程序执行ioctl(fd, cmd, arg)时的第2个参数 */
    
17. /*the second parameter that application program execute*/
    
18. #define IOCTL_GPIO_ON         1
    
19. #define IOCTL_GPIO_OFF        0
    
20. /* 用来指定LED所用的GPIO引脚 */
    
21. /*appoint the pin the LED will use*/
    
22. static unsigned long leds_table [] =
    
23. {
    
24.         S5PV210_MP04(4),
    
25.         S5PV210_MP04(5),
    
26.         S5PV210_MP04(6),
    
27.         S5PV210_MP04(7),
    
28.         //archarmmach-s5pv210includemachgpio.h
    
29. };
    
30. static char leds_name[][4]={{"LED1"},{"LED2"},{"LED2"},{"LED3"}};
    
31. #define LED_NUM                ARRAY_SIZE(leds_table)
    
32. /**
    
33. *函数功能：打开/dev/led设备
    
34. *fuction:open /dev/leds device
    
35. *设备名是：/dev/leds
    
36. *devce name: /dev/leds
    
37. **/
    
38. static int my_gpio_open(struct inode *inode, struct file *file)
    
39. {
    
40.      int i;
    
41.      int err;
    
42. 
    
43.      for (i = 0; i < LED_NUM; i++)
    
44.      {
    
45.          err = gpio_request(leds_table[i], leds_name[i]);
    
46.          //drivers/gpio/gpiolib.c
    
47.          if(err)
    
48.          {
    
49.             printk(KERN_ERR "failed to request S5PV210_GPH2(%d) for LED%d n",i-1,i);
    
50.             return err;
    
51.          }
    
52.      }
    
53. 
    
54.      for (i = 0; i < LED_NUM; i++)
    
55.      {
    
56. //        s3c_gpio_cfgpin(leds_table[i], gpio_cfg_table[i]);//Configuration pin function:input output multiplex
    
57. //        s3c_gpio_setpin(leds_table[i], 0);//Set the pin level
    
58.         //archarmplat-samsunggpio-config.c
    
59.         gpio_direction_output(leds_table[i], 0);//write a value to GPIO port ,also set the port to output mode
    
60.         gpio_set_value(leds_table[i], 0);
    
61.         //drivers/gpio/gpiolib.c
    
62. 
    
63.      }
    
64.     printk(KERN_INFO "LEDs driver successfully closen");
    
65.      return 0;
    
66. }
    
67. /**
    
68. *函数功能：用于控制led的亮灭
    
69. *fuction:control the led /turn on & turn off
    
70. *控制字为cmd，arg为控制哪个灯的亮灭取值范围为0-1：cmd为IOCTL_GPIO_ON时亮，cmd为IOCTL_GPIO_OFF为灭
    
71. *control byte is cmd; arg appointed which led wile be turn on or off,it can be 0 and 1;IOCTL_GPIO_ON:turn on,IOCTL_GPIO_OFF:turn off.
    
72. **/
    
73. static int my_gpio_ioctl(
    
74.          struct inode *inode,
    
75.          struct file *file,
    
76.          unsigned int cmd,
    
77.          unsigned long arg)
    
78. {
    
79.      arg -= 1;
    
80.      if (arg > LED_NUM)
    
81.      {
    
82.         return -EINVAL;
    
83.      }
    
84.      switch(cmd)
    
85.      {
    
86.         case IOCTL_GPIO_ON:
    
87.         {
    
88.             // 设置指定引脚的输出电平为1
    
89.             gpio_direction_output(leds_table[arg], 1);
    
90.             //s3c_gpio_setpin(leds_table[arg], 1);
    
91.             return 0;
    
92.         }
    
93. 
    
94.         case IOCTL_GPIO_OFF:
    
95.         {
    
96.             // 设置指定引脚的输出电平为0
    
97.             gpio_direction_output(leds_table[arg], 0);
    
98.             //s3c_gpio_setpin(leds_table[arg], 0);
    
99.             return 0;
    
100.         }
     
101. 
     
102.         default:return -EINVAL;
     
103.      }
     
104. }
     
105. /**
     
106. *函数功能：/dev/led设备
     
107. *fuction:open /dev/led device
     
108. **/
     
109. static int my_gpio_close(struct inode *inode, struct file *file)
     
110. {
     
111.      gpio_free(leds_table[0]);
     
112.      gpio_free(leds_table[1]);
     
113.      gpio_free(leds_table[2]);
     
114.      gpio_free(leds_table[3]);
     
115.      printk(KERN_INFO "LEDs driver successfully closen");
     
116.      return 0;
     
117. }
     
118. /*驱动接口设置*/
     
119. /*setting the interface of the driver*/
     
120. static struct file_operations my_dev_fops = {
     
121.          .owner     =       THIS_MODULE,
     
122.          .ioctl     =       my_gpio_ioctl,
     
123.          .open      =       my_gpio_open,
     
124.          .release   =       my_gpio_close,
     
125. };
     
126. /*设备结构的设置*/
     
127. /*setting the architecture of the device*/
     
128. static struct miscdevice misc = {
     
129.          .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
     
130.          .name = DEVICE_NAME,
     
131.          .fops = &my_dev_fops,
     
132. };
     
133. /*初始化设备，配置对应的IO，以及注册设备*/
     
134. /*init the device, config the right IO and register the device*/
     
135. static int __init dev_init(void)
     
136. {
     
137.      int ret;
     
138. 
     
139.      ret = misc_register(&misc);
     
140.      printk(KERN_INFO "LEDs driver successfully probedn");
     
141.      return ret;
     
142.     }
     
143. /*注销设备*/
     
144. /*log out the device*/
     
145. static void __exit dev_exit(void)
     
146. {
     
147.      misc_deregister(&misc);
     
148.      gpio_free(leds_table[0]);
     
149.      gpio_free(leds_table[1]);
     
150.      gpio_free(leds_table[2]);
     
151.      gpio_free(leds_table[3]);
     
152.      printk(KERN_INFO "LEDs driver successfully exitn");
     
153. }
     
154. module_init(dev_init);
     
155. module_exit(dev_exit);
     
156. MODULE_LICENSE("GPL");
     
157. MODULE_AUTHOR("gjianw217@163.com");
     
158. MODULE_DESCRIPTION("LEDS' Driver");
     

复制代码

2 应用程序：

1. #include
   
2. #include
   
3. #include
   
4. #include
   
5. 
   
6. #define DEVICENAME "/dev/leds"
   
7. #define IOCTL_LED_ON 1
   
8. #define IOCTL_LED_OFF 0
   
9. 
   
10. int main(int argc, char **argv)
    
11. {
    
12.     int fd;
    
13.     int times=1;
    
14.     fd = open(DEVICENAME,0);
    
15.     if(fd<0)
    
16.     {
    
17.         printf("driver not or dev name notn");
    
18.         return fd;
    
19.     }
    
20. 
    
21.     printf("LED flow statring to workn");
    
22.     while(1)
    
23.     {
    
24.         printf("LED flow work %d timesn",times++);
    
25.         ioctl(fd,IOCTL_LED_ON,1);
    
26.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,2);
    
27.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,3);
    
28.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,4);
    
29.         sleep(1);
    
30.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,1);
    
31.         ioctl(fd,IOCTL_LED_ON,2);
    
32.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,3);
    
33.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,4);
    
34. 
    
35.         sleep(1);
    
36.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,1);
    
37.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,2);
    
38.         ioctl(fd,IOCTL_LED_ON,3);
    
39.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,4);
    
40.         sleep(1);
    
41.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,1);
    
42.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,2);
    
43.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,3);
    
44.         ioctl(fd,IOCTL_LED_ON,4);
    
45.         sleep(1);
    
46. 
    
47.     }
    
48.     close(fd);
    
49.     return 0;
    
50. }
    

复制代码

3 Makefile:

1. #leds Makefile
   
2. ARCH=arm
   
3. CROSS_COMPILE=/home/ok210/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
   
4. APP_COMPILE=/home/ok210/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
   
5. #obj-m := app-drv.o
   
6. obj-m := keys-drv.o
   
7. #KDIR := /path/to/kernel/linux/
   
8. KDIR := /home/ok210/android-kernel-samsung-dev/
   
9. PWD := $(shell pwd)
   
10. default:
    
11.         make -C $(KDIR) M=$(PWD) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) modules
    
12. app:keys-app.c
    
13.         $(APP_COMPILE)gcc -o app keys-app.c
    
14. clean:
    
15.         $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

复制代码

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沙发

chkconfig 发表于 2015-8-21 13:21:11

S5PV210引脚的具体定义在哪里找的，资料中好像没有那个路径

板凳

gjianw217 发表于 2015-8-21 15:11:06

chkconfig 发表于 2015-8-21 13:21
S5PV210引脚的具体定义在哪里找的，资料中好像没有那个路径

麻烦你认真读一下上面的文章，尤其是：“二、软件基础中的1 Linux中的GPIO引脚定义”的第一段的最后一句话！

4#

chkconfig 发表于 2015-8-27 22:29:24

gjianw217 发表于 2015-8-21 15:11
麻烦你认真读一下上面的文章，尤其是：“二、软件基础中的1 Linux中的GPIO引脚定义”的第一段的最后一句话！

我的是OK210 V1.1Linux内核源码linux2.6.35.7android-kernel-samsung-devarcharmmach-s5pv210includemach，可能稍微点出入，但也找到了，，多谢

5#

刘德义 发表于 2016-4-30 17:35:25

感谢楼主分享，写的非常好