一个完整的GPIO驱动

　　本节实验介绍一个完整的 GPIO 驱动，以后在 Linux 中需要处理 GPIO 驱动都可以仿照或
　　者移植这个驱动。
　　14.1.1 工具
　　14.1.1.1 硬件工具
　　1）iTOP4412 开发板
　　2）U 盘或者 TF 卡
　　3）PC 机
　　4）串口
　　14.1.1.2 软件工具
　　1）虚拟机 Vmware
　　2）Ubuntu12.04.2
　　3）超级终端（串口助手）
　　4）源码文件夹“leds”
　　14.1.2 预备课程
　　实验 12_物理地址虚拟地址
　　实验 13_GPIO 初始化
　　14.1.3 视频资源
　　本节配套视频为“视频 14 LEDS 驱动一”
　　14.2 学习目标
　　本章需要学习以下内容：
　　Led 硬件原理简单介绍
　　Led 管脚的调用、赋值以及配置
　　编写简单应用调用 LED 管脚，并测试
　　14.3 Led 硬件原理简单介绍
　　Led 的电路比较简单，一般是使用三极管搭建一个控制电路。
　　如下图所示，是原理图中两个 Led 的控制电路。KP_COL0 和 VDD50_EN 网络控制 Led的通断。
　　
　　如上图所示。
　　当 KP_COL0 和 VDD50_EN 网络时高电平的时候，三极管 L9014 的 BE 导通，CE 导通，相当于 5V 的 VSYS 电压加到 1K 和 Led 小灯上，小灯就会亮。
　　当 KP_COL0 和 VDD50_EN 网络时低电平的时候，三极管 L9014 的 BE 会截止，CE 截止，相当于 5V 的 VSYS 电压加到 1K、Led 小灯和一个无限大的电阻上，电流为零，小灯就会灭。
　　14.4 Led 管脚的调用、赋值以及配置
　　本节给大家介绍一部分涉及 GPIO 调用、赋值以及配置的函数。
　　14.4.1 GPIO 申请和释放函数
　　想用使用任何一个 GPIO 都必须先申请。
　　在头文件“include/linux/gpio.h”中有 Linux 默认的 GPIO 申请函数，这个头文件是属于嵌入式 Linux 平台，任何一个嵌入式 Linux 内核都可以这么使用。
　　如下图所示，在源码目录中使用命令“vim include/linux/gpio.h”打开该文件。
　　
　　如下图所示，就是本节实验中需要用到的函数 gpio_request。
　　
　　如上图所示，简单介绍一下 gpio_request 函数。
　　首先这个函数有一个重要的“检测”功能，就是如果其它地方申请了这个 IO，那么这里就会返回错误，提示已经被占用了，这是 Linux 中的一个标准用法。
　　gpio_request 函数有两个参数
　　unsigned gpio，申请的那个 GPIO，一般是 GPIO 对应的宏定义
　　const char *label，为 GPIO 取个名字，便于阅读
　　如下图所示，和 gpio_request 函数对应的是 gpio_free 函数。
　　
　　在调用 gpio_request 函数之后，向系统表明这个 IO 已经被占用了，在卸载驱动的时候一般需要调用 gpio_free 函数将其释放。
　　gpio_free 函数的参数比较简单，只有一个 GPIO 参数，使用 GPIO 对应的宏定义即可。
　　如下图所示，还有一个赋值函数 gpio_set_value。
　　
　　在将 GPIO 配置为输出模式之后，还需要给 GPIO 赋值，一般就是高电平和低电平两种。
　　两个参数分别为
　　unsigned gpio，GPIO
　　int value，高电平 1 和低电平 0。

　　GPIO 配置参数宏定义
　　GPIO 在 Linux 初始化，进行映射之后调用 GPIO 操作函数对 GPIO 宏定义进行操作就是对 GPIO 的操作。
　　这个 GPIO 宏定义文件都是由原厂提供，肯定是已经做好的，属于 BSP 板级开发包。
　　如下图所示，在源码目录中使用命令
　　“vim arch/arm/mach-exynos/include/mach/gpio-exynos4.h”打开该文件。
　　
　　如下图所示，可以看到所有的 GPIO 都已经定义了。
　　
　　在原理图中查找 KP_COL0、VDD50_EN 网络，最终连接到 4412 上的部分如下图所示。
　　
　　如上图所示，则两个 Led 的宏定义为 EXYNOS4_GPL2（0），EXYNOS4_GPK1（1）。
　　14.4.3 GPIO 配置函数和参数
　　在 Linux 中，对 GPIO 的配置函数以及参数都已经集成到三星板级开发包中。
　　先来看一下配置函数，如下图所示，在源码目录中使用命令
　　“vim arch/arm/plat-samsung/include/plat/gpio-cfg.h”打开该文件。
　　
　　如下图所示，s3c_gpio_cfgpin 函数就是本节实验需要的。
　　
　　如上图所示，函数 extern int s3c_gpio_cfgpin（unsigned int pin， unsigned int to）;
　　一般来说带有 s3cxxx 的函数就是三星平台能够通用的函数。
　　s3c_gpio_cfgpin 管脚配置函数有两个参数
　　参数 unsigned int pin，管脚
　　参数 unsigned int to，配置参数。
　　再来看一下配置参数，如下图所示，在源码目录中使用命令
　　“vim arch/arm/plat-samsung/include/plat/gpio-cfg.h”打开该文件，配置参数和函数是在同一个函数中。
　　
　　如下图所示，对于 GPIO 需要将其配置为输出模式，对应 S3C_GPIO_OUTPUT 宏定义。
　　

　　编写简单应用调用 LED 管脚，并测试
　　在前面的 devicenode_linux_module.c 文件上添加代码，首先将文件名devicenode_linux_module.c 改为 leds.c。
　　先处理一下编译文件 Makefile，如下图所示，将 devicenode_linux_module 改为leds。
　　
　　接着修改 leds.c 文件。
　　首先添加需要的头文件，如下图所示，分别是申请 GPIO、配置函数、配置参数、GPIO宏定义等的头文件。然后将设备节点名称由 hello_ctl123 修改为 hello_ctl
　　
　　然后需要修改的就是 probe 函数，一般说来 GPIO 的初始化都是在 probe 中。如下图所示，调用配置函数以及配置函数。
　　
　　然后就是修改一下 ioctl 函数，在 Linux 中对 GPIO 的控制一般是使用 ioctl，虽然 write函数也可以实现类似的功能，但是 ioctl 函数的效率高一些。如下图所示，根据应用传入的参数给 GPIO 赋值。
　　
　　如上图所示，先对于参数做一个简单的判断，然后给 led 赋值。
　　接着再来看一下应用，如下图所示，应用比较简单，调用延时函数，首先将 Led 点亮三秒，然后再灭掉三秒，再点亮。
　　
　　在 Ubuntu 系统下新建 leds 文件夹，将写好的 leds 和编译脚本拷贝到 leds 文件夹下，使用 Makefile 命令编译驱动，使用
　　“arm-none-linux-gnueabi-gcc -o invoke_leds invoke_leds.c -static”命令编译应用。如下图所示
　　
　　将上图中的文件 invoke_leds 和 leds.ko 拷贝到 U 盘。
　　启动开发板，将 U 盘插入开发板，使用命令“ mount /dev/sda1 /mnt/udisk/”加载 U盘符，
　　使用命令“ insmod /mnt/udisk/leds.ko ”加载驱动 leds.ko，
　　使用命令“。/mnt/udisk/invoke_leds”运行小应用 invoke_leds，如下图所示。
　　
　　经过上面的操作可观察到 led 小灯会一亮一灭一亮，中间大概间隔三秒钟。