简化的驱动框架
话说前面章节讲到了如何利用嵌入式驱动开发的方式进行驱动开发。由于其学习路线相比于裸机开发来说，上手难度稍微大一些，而且代码量也相对来说较多，所以对刚上手的人来说是颇有难度的。本章节，我们将以一个类似于Hello World点灯的例子，来讲解在linux下如何进行内核驱动的开发。
工欲善其事，必先利其器，开始之前，我们需要先将驱动开发用到的主体框架搭建一下，这里由于上节讲过，我这里直接贴上来：
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/string.h>
#define LED_MAJOR 200
#define LED_NAME "LED"
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filep){
printk("GPIO init \n");
return 0;
}
static int led_write(struct file *filep, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos){
return count;
}
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filep){
printk("Release !! \n");
return 0;
}
static const struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.write = led_write,
.release = led_release,
};
static int __init led_init(void){
printk("led control device init success! \r\n");
return 0;
}
static void __exit led_exit(void){
printk(" led_exit \r\n");
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_AUTHOR("CXSR");
可以看到，整个驱动开发框架无非是如下几个东西，首先是module_init和module_exit函数，之后就是file_operations结构体，结构体中有对文件的读，写，打开，关闭等等，我们只需要把我们用到的操作去实现就行了。由于这部分整体比较固化，所以这里我不再赘述了。
由于在荔枝派中，我选择了A1口作为我的控制口，所以我先尝试利用GPIO手动控制了一下，整体控制流程如下：
1、 进入sys/class/gpio目录下 2、 执行echo 1 > export命令，可以看出来创建了gpio1的文件夹 3、 进入gpio1文件夹，cat direction查看其值为in，通过vi direction，将其值改为out后， wq保存。 4、 运行 echo 1 > value 命令，则可以设置A1口高电平，设置echo 0 > value 命令，则可以设置A1口低电平。
通过如上步骤，我们发现，我们可以控制板子上的LED灯的亮灭了。之所以能这么控制，是因为我们编译生成的根文件中，包含了对GPIO的支持，所以使得我们很容易的进行控制。
LED驱动编码
接下来，我们就开始针对刚才的驱动框架模板，来慢慢的填写我们的内容吧。
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/string.h>
/* 主设备号 */
#define LED_MAJOR 200
/* 设备名称 */
#define LED_NAME "LED"
/* 操作的引脚 */
#define LED_PIN 1
/* 内核态用户态交互缓冲 */
static char recv_msg[20];
/* 自动创建设备树：类 */
static struct class *led_control_class = NULL;
/* 自动创建设备树：设备 */
static struct device *led_control_device = NULL;
/* led初始化 */
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filep){
printk("GPIO init \n");
/* 校验 */
if(!gpio_is_valid(LED_PIN)){
printk("Error wrong gpio number !!\n");
return;
}
gpio_request(LED_PIN, "led_ctr");
/* 设置direction为输出 */
gpio_direction_output(LED_PIN,1);
/* 初始置为高电平 */
gpio_set_value(LED_PIN,1);
return 0;
}
/* 引脚电平写入 */
static int led_write(struct file *filep, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos){
int cnt = _copy_from_user(recv_msg, buf, count);
if(0 == cnt){
/* 如果用户输入了on标记，代表打开 */
if(0 == memcmp(recv_msg, "on", 2)){
printk("LED on! \n");
gpio_set_value(LED_PIN, 1);
}
/* 如果用户输入了其他标记，代表关闭 */
else{
printk("LED off! \n");
gpio_set_value(LED_PIN, 0);
}
}else{
printk("ERROR occur when writing!!\n");
return -EIO;
}
return count;
}
/* led注销 */
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filep){
printk("Release !! \n");
gpio_free(LED_PIN);
return 0;
}
/* 设备文件操作对象 */
static const struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.write = led_write,
.release = led_release,
};
/* 设备操作的初始化 */
static int __init led_init(void){
int ret = 0;
//1. 注册字符设备
ret = register_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME,&led_fops);
if(ret <0){
printk("register fail!\r\n");
return -EIO;
}
printk("register success, major number is %d \r\n",ret);
/* 2. 自动注册设备：首先创建类 */
led_control_class = class_create(THIS_MODULE, LED_NAME);
if(IS_ERR(led_control_class)){
unregister_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME);
return -EIO;
}
/* 3. 自动注册设备：基于类创建设备 */
led_control_device = device_create(led_control_class, NULL, MKDEV(LED_MAJOR,0), NULL,LED_NAME);
if(IS_ERR(led_control_device)){
class_destroy(led_control_class);
unregister_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME);
return -EIO;
}
printk("led control device init success! \r\n");
return 0;
}
/* 设备注销 */
static void __exit led_exit(void){
printk(" led_exit \r\n");
device_destroy(led_control_class, MKDEV(LED_MAJOR,0));
class_unregister(led_control_class);
class_destroy(led_control_class);
unregister_chrdev(LED_MAJOR,LED_NAME);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_AUTHOR("CXSR");
由于代码部分，我做了详尽的注释，所以这里不再过多的解释了。这里唯一需要注意的几点就是：
1. 用户态和内核态的数据交换，是需要通过copy_from_user或者copy_to_user来进行。
2. 设备初始化，需要先利用register_chrdev来注册字符设备，之后才能进行设备的创建操作。
3. 自动注册设备树，需要先进行class_create，之后才能进行device_create.
4. insmod和rmmod命令的执行，分别对应led_init函数和led_exit函数。
Makefile制作
既然代码写好了，我们这里就需要来编译生成ko文件才行。我们来手写一个Makefile文件。
KERNELDIR := /home/scy/linux-mi/linux-f1c100s-480272lcd-test/ CURRENT_PATH := $(shell pwd) obj-m := led1.o build: kernel_modules kernel_modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- ARCH=arm clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
可以看到，整个文件内容比较少，其中KERNELDIR代表linux内核源码的目录，CURRENT_PATH则代表当前路径，kernel_modules则代表我们mak命令要执行的内容，需要注意的是，如果你的板子是ARM架构的，这里要加上ARCH=arm,如果你在编译内核的时候，有用到自己的交叉编译链，那么这里也需要指定一下CROSS_COMPILE，否则可能会因为内核编译方式不一样，导致生成的ko文件，不能被板子上的系统所加载。
执行make命令，可以看到如下熟悉的输出。
之后，我们就可以看到led1.ko文件被生成了。
开发板上跑起来
由于ko文件已经被生成，所以这里我们拿下tf卡，然后通过如下的命令，将我们的led1.ko，拷贝到media目录中去：
sudo mkdir /mnt/sdb2 //创建一个临时目录 sudo mount /dev/sdb2 /mnt/sdb2 //将sdb2挂载到此临时目录 sudo cp led1.ko /mnt/sdb2/media //拷贝到sdb2/media目录下 sudo sync sudo umount /dev/sdb2
拷贝完毕后，利用sudo minicom启动串口监听，之后去media目录，安装我们的驱动看看：
可以看到，驱动被成功的安装了，可以用lsmod命令看一下：
可以看到驱动成功的被加载了。那么这时候，我们通过cat /proc/devices命令看看字符设备是否成功注册：
这里我们也可以清晰的看到模块被注册完毕了。
之后我们利用rmmod led1.ko命令卸载下看看：
可以看到模块被成功卸载，同时再利用cat /proc/devices命令执行，发现字符设备已被注销掉了。
我们这里重新将驱动加载上，然后执行如下命令：
#关闭led echo off > /dev/LED #打开led echo on > /dev/LED
通过交换执行命令，我们发现板子上的led不时的亮灭，整体驱动成功！
参考资料：
纯代码点灯方式 ：https://www.cnblogs.com/y4247464/p/12379992.html
这篇参考文章也不错（此人写的一系列文章都可以的） ：https://www.cnblogs.com/y4247464/p/12370190.html
vscode搭建内核开发环境 ：https://blog.mxslly.com/archives/170.html
linux设备驱动程序--gpio控制 ：https://www.cnblogs.com/downey-blog/p/10501709.html
