之前写了一篇移植2.4寸TFT驱动到树莓派的文章,那篇博文中的驱动代码是国外大牛写的,看了一下,还是有很多地方没理解,是得好好再学习一下内核驱动的编写,这里就从字符设备驱动开始,采用最简单的LED驱动来建立内核驱动移植的驱动框架.
个人原创,转载请注明原文出处:
http://blog.csdn.net/embbnux/article/details/17712547
参考文章:
http://blog.csdn.net/hcx25909/article/details/16860725
内核驱动与普通单片机模块驱动的差别就是在于,写内核驱动的时候,要提供内核调用的接口,使内核能找到相应的驱动入口,用户通过告诉内核要干嘛,内核再去调用那个驱动,驱动的最底层和单片机模块是一样的,同样是对GPIO的操作,配置输入输出,以及某些特殊的寄存器. LED的点亮就是对GPIO的操作 .
对于ARM的GPIO调用需要通过IO映射的方法,要操作内存上对应的地址.
对于bcm2708上的io对应关系,可以查看bcm2835的手册,和stm32基本上是一样的,因为同为ARM体系:
我参考的那博客讲这个比较清楚,可以参考下,由于树莓派的内核以及很好的提供了GPIO调用的接口,即把内存操作封装了很好,这里就不像那篇博客那样再自己写函数通过内存操作来进行GPIO操作,觉得有点麻烦,但是对于学好底层很有用.
一 首先上个驱动程序
这里直接把该程序添加到内核的源码目录里面,也可在自己的目录下,但是要写Makefile.
在/drivers/char/新建rasp_led.c,内核中的kconfig文件和makefile文件,参照前一篇文章
led.c:
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/********************************************************************//***************Rasp led 驱动程序************************************//***************作者: Embbnux Ji*************************************//***************博客: http://blog.csdn.net/embbnux/ *****************//********************************************************************/#include <linux/kernel.h>#include <linux/module.h>#include <linux/device.h>#include <mach/platform.h> #include <linux/platform_device.h>#include <linux/types.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/ioctl.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/delay.h>#include <linux/uaccess.h>#include <linux/init.h>#include <linux/gpio.h>#define DEVICE_NAME "Pi_Led"#define DRIVER_NAME "pi_led"//class声明内核模块驱动信息,是UDEV能够自动生成/dev下相应文件static dev_t pi_led_devno; //设备号static struct class *pi_led_class;static struct cdev pi_led_class_dev;struct gpio_chip *gpiochip;#define led_pin 4 //gpio 4//这部分函数为内核调用后open的设备IO操作,和裸板程序一样int open_flag=0;static int pi_led_open(struct inode *inode, struct file *filp){ printk("Open led ing!\n"); if(open_flag ==0){ open_flag =1; printk("Open led success!\n"); return 0; } else{ printk("Led has opened!\n"); } return 0;}//这部分函数为内核调用后ioctl的设备IO操作,和裸板程序一样static long pi_led_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg){ switch(cmd){ case 0: gpiochip->set(gpiochip, led_pin, 0); printk("Led up!\n"); break; case 1: gpiochip->set(gpiochip, led_pin, 1); printk("Led down!\n"); break; } return 0;}static int pi_led_release(struct inode *inode,struct file *file){ printk("Led has release!\n"); return 0;}//file_operations使系统的open,ioctl等函数指针指向我们所写的led_open等函数,//这样系统才能够调用static struct file_operations pi_led_dev_fops = { .owner =THIS_MODULE, .open =pi_led_open, .unlocked_ioctl = pi_led_ioctl, .release = pi_led_release,};static int is_right_chip(struct gpio_chip *chip, void *data){if (strcmp(data, chip->label) == 0) return 1; return 0;}//内核加载后的初始化函数.static int __init pi_led_init(void){ struct device *dev; int major; //自动分配主设备号 major = alloc_chrdev_region(&pi_led_devno,0,1,DRIVER_NAME); //register_chrdev 注册字符设备使系统知道有LED这个模块在. cdev_init(&pi_led_class_dev, &pi_led_dev_fops); major = cdev_add(&pi_led_class_dev,pi_led_devno,1); //注册class pi_led_class = class_create(THIS_MODULE,DRIVER_NAME); dev = device_create(pi_led_class ,NULL,pi_led_devno,NULL,DRIVER_NAME); gpiochip = gpiochip_find("bcm2708_gpio", is_right_chip); gpiochip->direction_output(gpiochip, led_pin, 1); gpiochip->set(gpiochip, led_pin, 0); printk("pi led init ok!\n"); return 0;}//内核卸载后的销毁函数.void pi_led_exit(void){ gpio_free(led_pin); device_destroy(pi_led_class,pi_led_devno); class_destroy(pi_led_class); cdev_del(&pi_led_class_dev); unregister_chrdev_region(pi_led_devno, 1); printk("pi led exit ok!\n");}module_init(pi_led_init);module_exit(pi_led_exit);MODULE_DESCRIPTION("Rasp Led Driver");MODULE_AUTHOR("Embbnux Ji < http://blog.csdn.net/embbnux >");MODULE_LICENSE("GPL"); |
二 源码框架分析
我们首先从内核模块的入口,module_init(pi_led_init)这个函数看起,可以看出初始化后调用pi_led_init这个函数.
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//内核加载后的初始化函数.static int __init pi_led_init(void){ struct device *dev; int major; //自动分配主设备号 major = alloc_chrdev_region(&pi_led_devno,0,1,DRIVER_NAME); //register_chrdev 注册字符设备使系统知道有LED这个模块在. cdev_init(&pi_led_class_dev, &pi_led_dev_fops); major = cdev_add(&pi_led_class_dev,pi_led_devno,1); //注册class pi_led_class = class_create(THIS_MODULE,DRIVER_NAME); dev = device_create(pi_led_class ,NULL,pi_led_devno,NULL,DRIVER_NAME); gpiochip = gpiochip_find("bcm2708_gpio", is_right_chip); gpiochip->direction_output(gpiochip, led_pin, 1); gpiochip->set(gpiochip, led_pin, 0); printk("pi led init ok!\n"); return 0;} |
初始化时首先分配给这个函数设备号,注册该设备,通过class注册使能够在/dev/目录下自动生成相应的设备文件,用户通过操作这个文件,来告诉内核怎么做.
由于是字符设备,所以对该文件的操作通过open,write,ioctl等函数,所以要把这个函数和底层的操作函数对应起来,这就要用到file_operation这个结构体,来声明:
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//file_operations使系统的open,ioctl等函数指针指向我们所写的led_open等函数,//这样系统才能够调用static struct file_operations pi_led_dev_fops = { .owner =THIS_MODULE, .open =pi_led_open, .unlocked_ioctl = pi_led_ioctl, .release = pi_led_release,}; |
这里就让open函数对应到pi_led_open函数,ioctl函数对应到pi_led_ioctl函数;
然后我们就只需要编写相应的pi_led_open以及pi_led_ioctl;这些函数里面的操作就是最底层的GPIO操作,和单片机是一样的.
三 GPIO操作
内核里面的GPIO操作函数,被定义在#include <linux/gpio.h>,这个头文件里面,树莓派官方做好了树莓派的GPIO在内核里面的注册,所以调用gpio.h里面的函数即可进行树莓派的GPIO操作.
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gpiochip = gpiochip_find("bcm2708_gpio", is_right_chip); |
通过上面这个函数把内核的GPIO操作和BCM2708的GPIO操作关联起来;
bcm2708的操作可以查看/arch/arm/mach-bcm2708/bcm2708_gpio.c文件,具体也是对内存地址的操作:
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#define GPIOFSEL(x) (0x00+(x)*4)#define GPIOSET(x) (0x1c+(x)*4)#define GPIOCLR(x) (0x28+(x)*4)#define GPIOLEV(x) (0x34+(x)*4)#define GPIOEDS(x) (0x40+(x)*4)#define GPIOREN(x) (0x4c+(x)*4)#define GPIOFEN(x) (0x58+(x)*4)#define GPIOHEN(x) (0x64+(x)*4)#define GPIOLEN(x) (0x70+(x)*4)#define GPIOAREN(x) (0x7c+(x)*4)#define GPIOAFEN(x) (0x88+(x)*4)#define GPIOUD(x) (0x94+(x)*4)#define GPIOUDCLK(x) (0x98+(x)*4) |
这里定义的就是相应的GPIO寄存器的地址.
四 测试程序
ssh进入树莓派,在主目录下新建led.c
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#include<stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/ioctl.h> #include <sys/time.h> int main(int argc, char **argv) { int on; int led_no; int fd; int i;fd = open("/dev/pi_led", 0); if (fd < 0) { fd = open("/dev/pi_led", 0); } if (fd < 0) { perror("open device led"); exit(1); }for(i=0;i<=20;i++){on = i%2;ioctl(fd, on, led_no);sleep(1);}close(fd);return 0;} |
