Linux字符驱动开发-GPIO设备驱动模板(基于设备树及GPIO子系统)
一、.在设备树根节点添加节点信息
led{
compatible="myled";
status="okay";
default-state="on";
led-gpio = <&gpio0 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
};
led-gpio = <&gpio0 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>;表示电平为高时,点亮LED。
二、基于gpio子系统编写LED驱动
在linux下一切皆文件,因此我们编写的驱动也是以文件形式挂载在linux的根文件系统中的,
驱动的编写最基础的操作函数包括:设备打开、设备释放、设备读、设备写
这里以正点原子官方的驱动代码为例:
点击查看代码
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名 : gpioled.c
作者 : 邓涛
版本 : V1.0
描述 : ZYNQ LED驱动文件。
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/1/30 邓涛创建
***************************************************************/
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#define GPIOLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define GPIOLED_NAME "gpioled" /* 名字 */
/* dtsled设备结构体 */
struct gpioled_dev {
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
struct device_node *nd; /* 设备节点 */
int led_gpio; /* LED所使用的GPIO编号 */
};
static struct gpioled_dev gpioled; /* led设备 */
/*
* @description : 打开设备
* @param – inode : 传递给驱动的inode
* @param – filp : 设备文件,file结构体有个叫做private_data的成员变量
* 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &gpioled; /* 设置私有数据 */
return 0;
}
/*
* @description : 从设备读取数据
* @param – filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
* @param – buf : 返回给用户空间的数据缓冲区
* @param – cnt : 要读取的数据长度
* @param – offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return : 读取的字节数,如果为负值,表示读取失败
*/
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf,
size_t cnt, loff_t *offt)
{
return 0;
}
/*
* @description : 向设备写数据
* @param – filp : 设备文件,表示打开的文件描述符
* @param – buf : 要写给设备写入的数据
* @param – cnt : 要写入的数据长度
* @param – offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return : 写入的字节数,如果为负值,表示写入失败
*/
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf,
size_t cnt, loff_t *offt)
{
int ret;
char kern_buf[1];
ret = copy_from_user(kern_buf, buf, cnt); // 得到应用层传递过来的数据
if(0 > ret) {
printk(KERN_ERR "kernel write failed!\r\n");
return -EFAULT;
}
if (0 == kern_buf[0])
gpio_set_value(gpioled.led_gpio, 0); // 如果传递过来的数据是0则关闭led
else if (1 == kern_buf[0])
gpio_set_value(gpioled.led_gpio, 1); // 如果传递过来的数据是1则点亮led
return 0;
}
/*
* @description : 关闭/释放设备
* @param – filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations gpioled_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.read = led_read,
.write = led_write,
.release = led_release,
};
static int __init led_init(void)
{
const char *str;
int ret;
/* 1.获取led设备节点 */
gpioled.nd = of_find_node_by_path("/led");
if(NULL == gpioled.nd) {
printk(KERN_ERR "gpioled: Failed to get /led node\n");
return -EINVAL;
}
/* 2.读取status属性 */
ret = of_property_read_string(gpioled.nd, "status", &str);
if(!ret) {
if (strcmp(str, "okay"))
return -EINVAL;
}
/* 2、获取compatible属性值并进行匹配 */
ret = of_property_read_string(gpioled.nd, "compatible", &str);
if(0 > ret) {
printk(KERN_ERR "gpioled: Failed to get compatible property\n");
return ret;
}
if (strcmp(str, "alientek,led")) {
printk(KERN_ERR "gpioled: Compatible match failed\n");
return -EINVAL;
}
printk(KERN_INFO "gpioled: device matching successful!\r\n");
/* 4.获取设备树中的led-gpio属性,得到LED所使用的GPIO编号 */
gpioled.led_gpio = of_get_named_gpio(gpioled.nd, "led-gpio", 0);
if(!gpio_is_valid(gpioled.led_gpio)) {
printk(KERN_ERR "gpioled: Failed to get led-gpio\n");
return -EINVAL;
}
printk(KERN_INFO "gpioled: led-gpio num = %d\r\n", gpioled.led_gpio);
/* 5.向gpio子系统申请使用GPIO */
ret = gpio_request(gpioled.led_gpio, "LED-GPIO");
if (ret) {
printk(KERN_ERR "gpioled: Failed to request led-gpio\n");
return ret;
}
/* 6.将led gpio管脚设置为输出模式 */
gpio_direction_output(gpioled.led_gpio, 0);
/* 7.初始化LED的默认状态 */
ret = of_property_read_string(gpioled.nd, "default-state", &str);
if(!ret) {
if (!strcmp(str, "on"))
gpio_set_value(gpioled.led_gpio, 1);
else
gpio_set_value(gpioled.led_gpio, 0);
} else
gpio_set_value(gpioled.led_gpio, 0);
/* 8.注册字符设备驱动 */
/* 创建设备号 */
if (gpioled.major) {
gpioled.devid = MKDEV(gpioled.major, 0);
ret = register_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME);
if (ret)
goto out1;
} else {
ret = alloc_chrdev_region(&gpioled.devid, 0, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME);
if (ret)
goto out1;
gpioled.major = MAJOR(gpioled.devid);
gpioled.minor = MINOR(gpioled.devid);
}
printk("gpioled: major=%d,minor=%d\r\n",gpioled.major, gpioled.minor);
/* 初始化cdev */
gpioled.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&gpioled.cdev, &gpioled_fops);
/* 添加一个cdev */
ret = cdev_add(&gpioled.cdev, gpioled.devid, GPIOLED_CNT);
if (ret)
goto out2;
/* 创建类 */
gpioled.class = class_create(THIS_MODULE, GPIOLED_NAME);
if (IS_ERR(gpioled.class)) {
ret = PTR_ERR(gpioled.class);
goto out3;
}
/* 创建设备 */
gpioled.device = device_create(gpioled.class, NULL,
gpioled.devid, NULL, GPIOLED_NAME);
if (IS_ERR(gpioled.device)) {
ret = PTR_ERR(gpioled.device);
goto out4;
}
return 0;
out4:
class_destroy(gpioled.class);
out3:
cdev_del(&gpioled.cdev);
out2:
unregister_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT);
out1:
gpio_free(gpioled.led_gpio);
return ret;
}
static void __exit led_exit(void)
{
/* 注销设备 */
device_destroy(gpioled.class, gpioled.devid);
/* 注销类 */
class_destroy(gpioled.class);
/* 删除cdev */
cdev_del(&gpioled.cdev);
/* 注销设备号 */
unregister_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT);
/* 释放GPIO */
gpio_free(gpioled.led_gpio);
}
/* 驱动模块入口和出口函数注册 */
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_AUTHOR("DengTao <773904075@qq.com>");
MODULE_DESCRIPTION("Alientek ZYNQ GPIO LED Driver");
MODULE_LICENSE("GPL");
三、编译驱动代码,生成驱动文件
对于ZYNQ,可以借助petalinux工具新建驱动:
petalinux-create -t modules --name MY_LED //建立一个名为MY_LED的驱动,
随后在工程的project-spec/meta-user/recipes-modules的目录下可以找到该驱动目录,将上述的驱动代码copy至驱动目录下files/xxx.c
最后使用petalinux-build即可。
对于一般的linux系统,需要撰写makefile,用linux的源码编译该驱动;
KERN_DIR :=/home/zy/workspace/kernel-driver/linux-xlnx-xlnx_rebase_v5.4_2020.2
obj-m :=gpioled.o
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` clean
使用make命令对驱动源文件进行编译,生成.ko驱动文件。
四、编写驱动测试APP
这一步主要用于测试我们开发的驱动是否能够实现预定的功能,实现用户空间与内核空间的数据交换。
使用$CC ledApp .c -o ledApp 命令编译APP。
点击查看代码
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名 : led-app.c
作者 : 邓涛
版本 : V1.0
描述 : LED驱测试APP。
其他 : 无
使用方法 : ./ledApp /dev/led 0 关闭LED
./ledApp /dev/led 1 打开LED
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/1/30 邓涛创建
***************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
/*
* @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, ret;
unsigned char buf[1];
if(3 != argc) {
printf("Usage:\n"
"\t./ledApp /dev/led 1 @ close LED\n"
"\t./ledApp /dev/led 0 @ open LED\n"
);
return -1;
}
/* 打开设备 */
fd = open(argv[1], O_RDWR);
if(0 > fd) {
printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
return -1;
}
/* 将字符串转换为int型数据 */
buf[0] = atoi(argv[2]);
/* 向驱动写入数据 */
ret = write(fd, buf, sizeof(buf));
if(0 > ret){
printf("LED Control Failed!\r\n");
close(fd);
return -1;
}
/* 关闭设备 */
close(fd);
return 0;
}
五、挂载驱动
需要在linux中挂载我们编写的驱动,这里可以参考我的另一篇博文《Petalinux ARM设置自启动、自动加载驱动、自动挂载SD卡》
https://www.cnblogs.com/dy-stairmed/p/18650187
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