11.2 设备树下的 LED 驱动

合集 - 驱动开发(33)

1.1.1 Ubuntu 系统安装2023-06-292.1.2 Ubauntu使用2023-07-133.1.3 Linux文件系统2023-07-134.2.1 Linux C 编程2023-07-175.3.1 开发环境搭建2023-07-246.4 STM32MP1 Linux系统启动过程2023-07-257.5 TF-A2023-07-308.6.1 U-boot的使用2023-07-319.6.2 U-boot 顶层 Makefile2023-08-0110.6.3 U-boot 启动流程详解2023-08-0211.6.4 U-boot 移植2023-08-0312.7 Linux 内核移植2023-08-0413.8 Buildroot 根文件系统构建2023-08-0814.9.1 字符设备驱动开发2023-08-1115.9.2 Linux LED 驱动开发2023-08-1416.10 新字符设备驱动文件2023-08-1517.11.1 Linux 设备树2023-08-16

18.11.2 设备树下的 LED 驱动2023-08-17

19.12 pinctrl 和 gpio 子系统2023-08-1820.13 Linux 蜂鸣器2023-08-2221.14.1 Linux 并发与竞争2023-08-2322.14.2 并发与竞争实验2023-08-2423.15 Linux 按键2023-08-2524.16 Linux 内核定时器2023-08-2825.17 Linux 中断2023-08-3026.18 Linux 阻塞和非阻塞 IO 2023-08-3127.19 异步通知2023-09-0428.20.1 platform 设备驱动2023-09-0529.20.2 设备树中的 platform 驱动编写2023-09-0630.21 Linux 自带的LED驱动2023-09-0731.22 Linux MISC 驱动2023-09-0932.23 Linux INPUT 子系统2023-09-1233.24 Linux PWM 驱动2023-09-14

收起

一、修改设备树文件

  首先进入该目录下 /linux/atk-mpl/linux/my_linux/linux-5.4.31/arch/arm/boot/dts 打开  stm32mp157d-atk.dts 文件，在根节点 "/" 最后输入以下内容：

stm32mp1_led {
        compatible = "atkstm32mp1-led";    // 设置 stm32mp1_led 节点兼容为“atkstm32mp1-led”
        status = "okay";    // 状态为 okay
        /* reg属性设置了驱动里面所要使用的寄存器物理地址 */
        reg = <0X50000A28 0X04 // 表示 STM32MP1 的 RCC_MP_AHB4ENSETR 寄存器，其中地址为0X50000A28，长度为0X04
               0X5000A000 0X04 /* GPIOI_MODER */
               0X5000A004 0X04 /* GPIOI_OTYPER */
               0X5000A008 0X04 /* GPIOI_OSPEEDR */
               0X5000A00C 0X04 /* GPIOI_PUPDR */
               0X5000A018 0X04 >; /* GPIOI_BSRR */
};

  之后编译 stm32mp157d-atk.dts，命令如下:

cd /linux/atk-mpl/linux/my_linux/linux-5.4.31
make dtbs
# 之后会产生 stm32mp157d-atk.dtb 文件

  编译完成这个文件后，我是使用 tftpboot 来去读系统文件，先将 stm32mp157d-atk.dtb 放在 /linux/tftpboot 中，不要忘记把这个文件给权限(chmod 777 xxx)，之后在 uboot 输入命令：

setenv bootcmd 'tftp c2000000 uImage;tftp c4000000 stm32mp157d-atk.dtb;bootm c2000000 - c4000000'
saveenv     # 时刻记着不要忘记保存，之前我就说为什么一直只能改一次，发现是这个原因
boot

  最后可以进入 stm32mp1_led 目录中，查看属性文件。

 

二、LED 驱动编写

  在 /linux/atk-mpl/Drivers 目录创建新的子目录 4_dtsled，并且创建好 Vscode工作区 dtsled 和 新的 dtsled.c 文件，在 dtsled.c 输入以下内容：

#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 <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>

#define DTSLED_CNT			    1		  	/* 设备号个数 */
#define DTSLED_NAME			"dtsled"	    /* 名字 */
#define LEDOFF 					0			/* 关灯 */
#define LEDON 					1			/* 开灯 */

/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
static void __iomem *MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI;
static void __iomem *GPIOI_MODER_PI;
static void __iomem *GPIOI_OTYPER_PI;
static void __iomem *GPIOI_OSPEEDR_PI;
static void __iomem *GPIOI_PUPDR_PI;
static void __iomem *GPIOI_BSRR_PI;

/* dtsled设备结构体 */
struct dtsled_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;  // 设备结构体 dtsled_dev 中添加了成员变量 nd， nd 是 device_node 结构体类型指针，表示设备节点
    /* 如果我们要读取设备树某个节点的属性值，首先要先得到这个节点，一般在设备结构体中添加 device_node 指针变量来存放这个节点 */
};

struct dtsled_dev dtsled;	/* led设备 */

/*
 * @description		: LED打开/关闭
 * @param - sta 	: LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
 * @return 			: 无
 */
void led_switch(u8 sta)
{
	u32 val = 0;
	if(sta == LEDON) {
		val = readl(GPIOI_BSRR_PI);
		val |= (1 << 16);	
		writel(val, GPIOI_BSRR_PI);
	}else if(sta == LEDOFF) {
		val = readl(GPIOI_BSRR_PI);
		val|= (1 << 0);	
		writel(val, GPIOI_BSRR_PI);
	}	
}

/*
 * @description		: 取消映射
 * @return 			: 无
 */
void led_unmap(void)
{
		/* 取消映射 */
	iounmap(MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);
	iounmap(GPIOI_MODER_PI);
	iounmap(GPIOI_OTYPER_PI);
	iounmap(GPIOI_OSPEEDR_PI);
	iounmap(GPIOI_PUPDR_PI);
	iounmap(GPIOI_BSRR_PI);
}

/*
 * @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 = &dtsled; /* 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 retvalue;
	unsigned char databuf[1];
	unsigned char ledstat;

	retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
	if(retvalue < 0) {
		printk("kernel write failed!\r\n");
		return -EFAULT;
	}

	ledstat = databuf[0];		/* 获取状态值 */

	if(ledstat == LEDON) {	
		led_switch(LEDON);		/* 打开LED灯 */
	} else if(ledstat == LEDOFF) {
		led_switch(LEDOFF);	/* 关闭LED灯 */
	}
	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 dtsled_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = led_open,
	.read = led_read,
	.write = led_write,
	.release = 	led_release,
};

/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static int __init led_init(void)
{
	u32 val = 0;
	int ret;
	u32 regdata[12];
	const char *str;
	struct property *proper;

	/* 获取设备树中的属性数据 */
	/* 1、获取设备节点：stm32mp1_led */
	dtsled.nd = of_find_node_by_path("/stm32mp1_led");  // 通过路径去寻找stm32mp1_led节点
	if(dtsled.nd == NULL) {
		printk("stm32mp1_led node nost find!\r\n");
		return -EINVAL;
	} else {
		printk("stm32mp1_lcd node find!\r\n");
	}

	/* 2、获取compatible属性内容 */
	proper = of_find_property(dtsled.nd, "compatible", NULL);   // 获取 stm32mp1_led 节点的 compatible 属性，返回值为 property 结构体类型指针变量， property 的成员变量 value 表示属性值
	if(proper == NULL) {
		printk("compatible property find failed\r\n");
	} else {
		printk("compatible = %s\r\n", (char*)proper->value);
	}

	/* 3、获取status属性内容 */
	ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);   // 获取 stm32mp1_led 节点的 status 属性值
	if(ret < 0){
		printk("status read failed!\r\n");
	} else {
		printk("status = %s\r\n",str);
	}

	/* 4、获取reg属性内容 */
	ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 12);  // stm32mp1_led 节点的 reg 属性所有值，并且将获取到的值都存放到 regdata 数组中
	if(ret < 0) {
		printk("reg property read failed!\r\n");
	} else {
		u8 i = 0;
		printk("reg data:\r\n");
		for(i = 0; i < 12; i++)
			printk("%#X ", regdata[i]);
		printk("\r\n");
	}

	/* 初始化LED */
	/* 1、寄存器地址映射 */
	MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI = of_iomap(dtsled.nd, 0);        // 这里之前都是用 ioremap，现在这里用的是 of_iomap，最大的区别就是前者使用不使用设备树，后者使用设备树
  	GPIOI_MODER_PI = of_iomap(dtsled.nd, 1);
	GPIOI_OTYPER_PI = of_iomap(dtsled.nd, 2);
	GPIOI_OSPEEDR_PI = of_iomap(dtsled.nd, 3);
	GPIOI_PUPDR_PI = of_iomap(dtsled.nd, 4);
	GPIOI_BSRR_PI = of_iomap(dtsled.nd, 5);

	/* 2、使能PI时钟 */
    val = readl(MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);
    val &= ~(0X1 << 8); /* 清除以前的设置 */
    val |= (0X1 << 8);  /* 设置新值 */
    writel(val, MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);

    /* 3、设置PI0通用的输出模式。*/
    val = readl(GPIOI_MODER_PI);
    val &= ~(0X3 << 0); /* bit0:1清零 */
    val |= (0X1 << 0);  /* bit0:1设置01 */
    writel(val, GPIOI_MODER_PI);

    /* 3、设置PI0为推挽模式。*/
    val = readl(GPIOI_OTYPER_PI);
    val &= ~(0X1 << 0); /* bit0清零，设置为上拉*/
    writel(val, GPIOI_OTYPER_PI);

    /* 4、设置PI0为高速。*/
    val = readl(GPIOI_OSPEEDR_PI);
    val &= ~(0X3 << 0); /* bit0:1 清零 */
    val |= (0x2 << 0); /* bit0:1 设置为10*/
    writel(val, GPIOI_OSPEEDR_PI);

    /* 5、设置PI0为上拉。*/
    val = readl(GPIOI_PUPDR_PI);
    val &= ~(0X3 << 0); /* bit0:1 清零*/
    val |= (0x1 << 0); /*bit0:1 设置为01*/
    writel(val,GPIOI_PUPDR_PI);

    /* 6、默认关闭LED */
    val = readl(GPIOI_BSRR_PI);
    val |= (0x1 << 0);
    writel(val, GPIOI_BSRR_PI);

	/* 注册字符设备驱动 */
	/* 1、创建设备号 */
	if (dtsled.major) {		/*  定义了设备号 */
		dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);
		ret = register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
		if(ret < 0) {
			pr_err("cannot register %s char driver [ret=%d]\n",DTSLED_NAME, DTSLED_CNT);
			goto fail_map;
		}
	} else {						/* 没有定义设备号 */
		ret = alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);	/* 申请设备号 */
		if(ret < 0) {
			pr_err("%s Couldn't alloc_chrdev_region, ret=%d\r\n", DTSLED_NAME, ret);
			goto fail_map;
		}
		dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);	/* 获取分配号的主设备号 */
		dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);	/* 获取分配号的次设备号 */

	}
	printk("dtsled major=%d,minor=%d\r\n",dtsled.major, dtsled.minor);	
	
	/* 2、初始化cdev */
	dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
	cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);
	
	/* 3、添加一个cdev */
	ret = cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);
	if(ret < 0)
		goto del_unregister;

	/* 4、创建类 */
	dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
	if (IS_ERR(dtsled.class)) {
		goto del_cdev;
	}

	/* 5、创建设备 */
	dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);
	if (IS_ERR(dtsled.device)) {
		goto destroy_class;
	}

	return 0;

destroy_class:
	class_destroy(dtsled.class);
del_cdev:
	cdev_del(&dtsled.cdev);
del_unregister:
	unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT);
fail_map:
	led_unmap();
	return -EIO;
}

/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static void __exit led_exit(void)
{
	/* 取消映射 */
	led_unmap();

	/* 注销字符设备驱动 */
	cdev_del(&dtsled.cdev);/*  删除cdev */
	unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); /* 注销设备号 */

	device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
	class_destroy(dtsled.class);
}

module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ALIENTEK");
MODULE_INFO(intree, "Y");

  照样做了一个流程图，跟上一节比多出来了设备树内容和寄存器映射是用设备树中的语法 of_iomap：

 

三、编译驱动程序和测试APP

  测试APP都是用的最开始的测试APP。

  创建 Makefile 文件，输入以下内容：

KERNELDIR := /home/alientek/linux/atk-mpl/linux/my_linux/linux-5.4.31	# Linux内核源码路径
CURRENT_PATH := $(shell pwd)		# 获取当前所处路径
obj-m := dtsled.o		

build: kernel_modules

kernel_modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
    
# 跟上一节的Makefile差不多，就是 obj-m := dtsled.o 有区别

  创建完成后，输入以下命令输出驱动模块文件：

make -j32    # 使用 32 个并行任务进行编译，让编译快一些

  输入以下命令测试 ledApp.c的测试文件：

arm-none-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp

 

四、运行测试

  将 ledApp 和 dtsled.ko 拷贝到 rootfs/lib/modules/5.4.31 目录中，并加载 dtsled.ko 驱动模块：

depmod     // 第一次加载驱动的时候需要此命令    它是生成和更新模块依赖关系的命令、
modprobe dtsled     // 加载驱动

 

  stm32mp1_led 这个节点找到了，并且 compatible 属性值为“atkstm32mp1-led”， status 属性值为“okay”， reg 属性的值为“0X50000A28 0X4 0X5000A0000X4 0X5000A004 0X4 0X5000A008 0X4 0X5000A00C 0X4 0X5000A018 0X4”，这些都和我们设置的设备树一致。 

  用 ledApp 测试驱动是否正常工作。

./ledApp /dev/dtsled 1     // 打开红色LED 
./ledApp /dev/dtsled 0     // 关闭红色LED 

// 卸载驱动
rommod dtsled.ko

 

  从这章我开始明白，正点原子是从最老的开始教学，一步一步，其中一个一个知识点插入进来讲，最终到后面的大成。