在前面的章节中，我们学习了解了字符设备驱动，以及如何在设备树文件中添加设备信息，接下来就来看一下i.MX6UL终结者开发板的实际硬件是如何添加的。我们先以最简单的LED设备来看一下具体的注册流程。 36.1 LED设备注册流程在i.MX6UL终结者开发板上有一个LED设备，如果想要通过Linux系统/dev目录下的设备节点来控制LED，就需要在内核中添加LED的驱动，具体的流程可以分为下面几个步骤： ① 硬件原理图分析，确定控制LED的GPIO信息。 ② 根据GPIO信息在设备树文件中添加pinctrl信息 ③ 在设备树中创建LED的设备节点，并加入GPIO信息 ④ 编写LED设备驱动程序 接下来根据上面这四步来添加一下LED的设备驱动。 36.2 LED硬件原理图分析LED设备的硬件原理图如下所示： LED设备的原理图很简单，LED一端接3.3V电源，另一端为控制引脚：GPIO_3，通过控制GPIO_3的高低电平来控制LED的亮灭。所以我们确认LED设备只使用了一个控制引脚：GPIO_3。 36.3 修改设备树文件在引脚原理图分析中确认了LED的控制GPIO信息，接下来就要修改设备树文件。 36.3.1 添加pinctrl信息在i.MX6UL终结者开发板中使用GPIO_3这个引脚来控制LED设备。打开topeet_emmc_4_3.dts文件在iomux节点的imx6ul-evk子节点下创建一个名为“pinctrl_led”的子节点，具体内容如下： &iomuxc { pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_hog_1>; imx6ul-evk { pinctrl_led: gpio-led { fsl,pins = ; }; } }; 在pinctrl_gpio_leds节点中将GPIO_3引脚的复用功能定义为GPIO1_IO03，即为一个普通的输入输出引脚。宏定义MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03定义在arch/arm/boot/dts/imx6ul-pinfunc.h目录下。 36.3.2 添加LED设备节点在topeet_emmc_4_3.dts文件下，在根节点“/”下创建LED节点，节点名为“gpioled”，具体内容如下： 1 gpioled { 2 #address-cells = <1>; 3 #size-cells = <1>; 4 compatible = "gpioled"; 5 pinctrl-names = "default"; 6 pinctrl-0 = <&pinctrl_led>; 7 led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>; 8 status = "okay"; 9 }; 第6行，pinctrl-0 属性设置 LED 灯所使用的GPIO对应的 pinctrl 节点。 第7行，led-gpio属性指定了LED使用的GPIO为GPIO1的IO3引脚，低电平有效，在驱动程序中会获取led-gpio属性的内容来得到GPIO编号，因为gpio子系统的操作控制函数需要GPIO编号。 添加完LED的设备节点后，还有一个重要的步骤，就是检查GPIO引脚有没有被其他设备使用。一个引脚只能配置成一个功能，如果有其他设备也使用了这个GPIO，那么会导致在LED驱动程序中GPIO初始化失败。这一点非常重要。 检查GPIO引脚有没有被其他设备使用包括两个方面： ① 检查pinctrl设置 ② 检查这个GPIO有没有被别的设备使用 LED设备使用的是GPIO1_IO03，首先检查GPIO1_IO03这个引脚有没有其他pinctrl节点的设置。在topeet_emmc_4_3.dts文件中找到了如下内容： pinctrl_tsc: tscgrp { fsl,pins = < MX6UL_PAD_GPIO1_IO01__GPIO1_IO01 0xb0 MX6UL_PAD_GPIO1_IO02__GPIO1_IO02 0xb0 MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03 0xb0 MX6UL_PAD_GPIO1_IO04__GPIO1_IO04 0xb0 >; }; GPIO1_IO03引脚也在pinctrl_tsc节点中定义了，pinctrl_tsc 节点是 TSC(电阻触摸屏接口)的 pinctrl 节点，而在i.MX6UL终结者开发板中并没有用到这个接口，因此我们要将pinctrl_tsc节点下的GPIO1_IO03引脚的定义注释掉。和 C 语言一样，在要屏蔽的内容前后加上“/*”和“*/”符号即可。 既然有其他设备配置了GPIO1_IO03引脚的pinctrl信息，应该会有使用使用这个pinctrl节点的设备节点，在topeet_emmc_4_3.dts文件中查找一下pinctrl_tsc或者直接查找“gpio1 3”，查找内容如下： 1 &tsc { 2 pinctrl-names = "default"; 3 pinctrl-0 = <&pinctrl_tsc>; 4 xnur-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>; 5 measure-delay-time = <0xffff>; 6 pre-charge-time = <0xfff>; 7 status = "disabled"; 8 }; 可以看出第4行xnur-gpio属性使用了“gpio1 3”，同意需要把这一行也注释掉。然后继续按照上面步骤搜索，看看还有没有其他设备使用了GPIO1_IO03引脚。 设备树编写完成以后使用“make dtbs”命令重新编译设备树，然后使用新编译出来的 topeet_emmc_4_3.dtb 文件启动 Linux 系统。启动成功以后进入“/proc/device-tree”目录中查看“gpioled”节点是否存在，如果存在的话就说明设备树基本修改成功(具体作用还要驱动验证)，结果如下图所示： 请继续：IMX6ULL开发平台Linux-LED实验(二)
上部分内容IMX6ULL开发平台Linux-LED实验(一)36.4 编写LED驱动程序本实验例程路径：i.MX6UL终结者光盘资料/06_Linux驱动例程/02_gpioled 在设备树文件中添加完LED设备信息后，就可以编写LED的驱动程序了，创建gpioled.c文件，具体驱动内容如下所示： 1 #include 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 #include 15 #include 16 #include 17 18 #define GPIOLED_CNT 1 /* 设备号个数 */ 19 #define GPIOLED_NAME "gpioled" /* 名字 */ 20 #define LEDOFF 0 /* 关灯 */ 21 #define LEDON 1 /* 开灯 */ 22 23 /* gpioled 设备结构体 */ 24 struct gpioled_dev{ 25 dev_t devid; /* 设备号 */ 26 struct cdev cdev; /* cdev */ 27 struct class *class; /* 类 */ 28 struct device *device; /* 设备 */ 29 int major; /* 主设备号 */ 30 int minor; /* 次设备号 */ 31 struct device_node *nd; /* 设备节点 */ 32 int led_gpio; /* led 所使用的 GPIO 编号 */ 33 }; 34 35 struct gpioled_dev gpioled; /* led 设备 */ 36 37 /* 38 * @description : 打开设备 39 * @param – inode : 传递给驱动的 inode 40 * @param – filp : 设备文件，file 结构体有个叫做 private_data 的成员变量 41 * 一般在 open 的时候将 private_data 指向设备结构体。 43 */ 44 static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp) 45 { 46 filp->private_data = &gpioled; /* 设置私有数据 */ 47 return 0; 48 } 49 50 /* 51 * @description : 从设备读取数据 52 * @param – filp : 要打开的设备文件(文件描述符) 53 * @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区 54 * @param - cnt : 要读取的数据长度 55 * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移 56 * @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败 57 */ 58 static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, 59 size_t cnt, loff_t *offt) 60 { 61 return 0; 62 } 63 64 /* 65 * @description : 向设备写数据 66 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符 67 * @param - buf : 要写给设备写入的数据 68 * @param - cnt : 要写入的数据长度 69 * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移 70 * @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败 71 */ 72 static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, 73 size_t cnt, loff_t *offt) 74 { 75 int retvalue; 76 unsigned char databuf[1]; 77 unsigned char ledstat; 78 struct gpioled_dev *dev = filp->private_data; 79 80 retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt); 81 if(retvalue < 0) { 82 printk("kernel write failed!rn"); 83 return -EFAULT; 84 } 85 86 ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */ 87 88 if(ledstat == LEDON) { 89 gpio_set_value(dev->led_gpio, 0); /* 打开 LED 灯 */ 90 } else if(ledstat == LEDOFF) { 91 gpio_set_value(dev->led_gpio, 1); /* 关闭 LED 灯 */ 92 } 93 return 0; 94 } 95 96 /* 97 * @description : 关闭/释放设备 98 * @param – filp : 要关闭的设备文件(文件描述符) 99 * @return : 0 成功;其他 失败 100 */ 101 static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp) 102 { 103 return 0; 104 } 105 106 /* 设备操作函数 */ 107 static struct file_operations gpioled_fops = { 108 .owner = THIS_MODULE, 109 .open = led_open, 110 .read = led_read, 111 .write = led_write, 112 .release = led_release, 113 }; 114 115 /* 116 * @description : 驱动入口函数 117 * @param : 无 118 * @return : 无 119 */ 120 static int __init led_init(void) 121 { 122 int ret = 0; 123 124 /* 设置 LED 所使用的 GPIO */ 125 /* 1、获取设备节点：gpioled */ 126 gpioled.nd = of_find_node_by_path("/gpioled"); 127 if(gpioled.nd == NULL) { 128 printk("gpioled node cant not found!rn"); 129 return -EINVAL; 130 } else { 131 printk("gpioled node has been found!rn"); 132 } 133 134 /* 2、 获取设备树中的 gpio 属性，得到 LED 所使用的 LED 编号 */ 135 gpioled.led_gpio = of_get_named_gpio(gpioled.nd, "led-gpio", 0); 136 if(gpioled.led_gpio < 0) { 137 printk("can't get led-gpio"); 138 return -EINVAL; 139 } 140 printk("led-gpio num = %drn", gpioled.led_gpio); 141 142 /* 3、设置 GPIO1_IO03 为输出，并且输出高电平，默认关闭 LED 灯 */ 143 ret = gpio_direction_output(gpioled.led_gpio, 1); 144 if(ret < 0) { 145 printk("can't set gpio!rn"); 146 } 147 148 /* 注册字符设备驱动 */ 149 /* 1、创建设备号 */ 150 if (gpioled.major) { /* 定义了设备号 */ 151 gpioled.devid = MKDEV(gpioled.major, 0); 152 register_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT, 153 GPIOLED_NAME); 154 } else { /* 没有定义设备号 */ 155 alloc_chrdev_region(&gpioled.devid, 0, GPIOLED_CNT, 156 GPIOLED_NAME); /* 申请设备号 */ 157 gpioled.major = MAJOR(gpioled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */ 158 gpioled.minor = MINOR(gpioled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */ 159 } 160 printk("gpioled major=%d,minor=%drn",gpioled.major, 161 gpioled.minor); 162 163 /* 2、初始化 cdev */ 164 gpioled.cdev.owner = THIS_MODULE; 165 cdev_init(&gpioled.cdev, &gpioled_fops); 166 167 /* 3、添加一个 cdev */ 168 cdev_add(&gpioled.cdev, gpioled.devid, GPIOLED_CNT); 169 170 /* 4、创建类 */ 171 gpioled.class = class_create(THIS_MODULE, GPIOLED_NAME); 172 if (IS_ERR(gpioled.class)) { 173 return PTR_ERR(gpioled.class); 174 } 175 176 /* 5、创建设备 */ 177 gpioled.device = device_create(gpioled.class, NULL, 178 gpioled.devid, NULL, GPIOLED_NAME); 179 if (IS_ERR(gpioled.device)) { 180 return PTR_ERR(gpioled.device); 181 } 182 return 0; 183 } 184 185 /* 186 189 * @description : 驱动出口函数 187 * @param : 无 188 * @return : 无 189 */ 190 static void __exit led_exit(void) 191 { 192 /* 注销字符设备驱动 */ 193 cdev_del(&gpioled.cdev); /* 删除 cdev */ 194 unregister_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT); /* 注销 */ 195 196 device_destroy(gpioled.class, gpioled.devid); 197 class_destroy(gpioled.class); 198 } 199 200 module_init(led_init); 201 module_exit(led_exit); 202 MODULE_LICENSE("GPL"); 203 MODULE_AUTHOR("topeet"); 第24~33行，创建一个led的设备结构体，包含一些私有数据。 第46行，当使用open函数时，将设备结构体变量 gpioled 设置为 filp 的私有数据 private_data。 第72~94行，实现write函数，函数中根据指令选择打开或关闭LED灯。 第135行，通过函数 of_get_named_gpio 函数获取 LED 所使用的 LED 编号。相当于将gpioled 节点中的“led-gpio”属性值转换为对应的 LED 编号。 第171、177行，创建类和设备，实现模块加载时自动在/dev目录下创建设备文件。 36.5 编写应用测试程序创建应用测试程序gpioled_test.c，内容如下： #include "stdio.h" #include "unistd.h" #include "sys/types.h" #include "sys/stat.h" #include "fcntl.h" #include "stdlib.h" #include "string.h" #define LEDOFF 0 #define LEDON 1 /* * @description : main 主程序 * @param - argc : argv 数组元素个数 * @param - argv : 具体参数 * @return : 0 成功;其他 失败 */ int main(int argc, char *argv[]) { int fd, retvalue; char *filename; unsigned char databuf[1]; if(argc != 3){ printf("Error Usage!rn"); return -1; } filename = argv[1]; /* 打开 led 驱动 */ fd = open(filename, O_RDWR); if(fd < 0){ printf("file %s open failed!rn", argv[1]); return -1; } databuf[0] = atoi(argv[2]); /* 要执行的操作：打开或关闭 */ /* 向/dev/led 文件写入数据 */ retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf)); if(retvalue < 0){ printf("LED Control Failed!rn"); close(fd); return -1; } retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */ if(retvalue < 0){ printf("file %s close failed!rn", argv[1]); return -1; } return 0; } gpioled_test.c应用测试程序还是比较简单的，就是对LED驱动的打开、关闭、写操作，在运行程序时需要指定设备文件名称和要执行的操作。 36.6 编译运行测试36.6.1 编译LED驱动文件和前面章节中驱动测试程序一样需要一个Makefile文件，只是将obj-m的值改为gpioled.o，Makefile文件内容如下： KERNELDIR := /home/topeet/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga CURRENT_PATH := $(shell pwd) obj-m := gpioled.o build: kernel_modules kernel_modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean 首先我们在终端输入两个命令（设置两个环境变量）： export ARCH=arm export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- 然后执行“make”命令编译模块，编译完成生成gpioled.ko，如下图所示： 36.6.2 编译应用测试程序输入如下命令编译应用测试程序： arm-linux-gnueabihf-gcc -o gpioled_test gpioled_test.c 编译完成后，会生成gpioled_test可执行文件。如下图所示： 36.6.3 运行测试启动开发板，将编译好的gpioled.ko驱动模块和gpioled_test应用测试文件拷贝到/lib/modules/4.1.15目录下（检查开发板根文件系统中有没有“/lib/modules/4.1.15”这个目录，如果没有的话需要自行创建一下。开发板中使用的是光盘资料里面提供的busybox文件系统，光盘资料的“i.MX6UL终结者光盘资料 8_开发板系统镜像 3_文件系统镜像 1_Busybox文件系统”目录下）。输入下面命令加载模块： depmod modprobe gpioled 驱动加载成功后，显示下面的信息： 可以看出模块加载成功，打印了一下基本信息。 然后使用gpioled_test应用测试程序来进行测试LED驱动是否可行。执行下面的命令来打开LED灯： ./gpioled_test /dev/gpioled 1 然后观察开发板上的LED红灯是否点亮，如果点亮的话，说明驱动工作正常。 然后输入下面的命令关闭LED灯： ./gpioled_test /dev/gpioled 0 观察LED灯是否熄灭。 卸载驱动使用下面的命令： rmmod gpioled
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