嵌入式Linux驱动（LED驱动开发测试）

1概述

Linux中外设可分为3类：
1）字符设备：按字节访问。
2）块设备：以块形式存取，例如Nand flash以页为单位。
3）网络设备：数据流大小不固定。
应用程序处理外设，通过系统调用，引起CPU异常，陷入到内核，由内核完成相应的操作。

2 字符设备

（1）设备号
1）区分
主设备号：标识与设备文件相连的驱动
次设备号：辨别操作哪个设备
2）描述
dev_t：高12位为主设备号，低20位为次设备号
取主设备号：MAJOR（dev_t dev）
取次设备号：MINOR（dev_t dev）
3）分配
静态分配：Documentation/devices.txt中，确定一个没有使用的主设备号，register_chrdev_region注册
动态分配：alloc_chrdev_region
（2）创建
手动：mknod，格式：
mknod filename type major minor
（3）数据结构
struct file_operations：函数指针集合，定义了能在设备上进行的操作

struct file_operations mem_fops = { .owner = THIS_MODULE, .llseek = mem_seek, .read = mem_read, .write = mem_write, .ioctl = mem_ioctl, .open = mem_open, .release = mem_release, ... }; 

（4）字符设备注册
1）分配cdev
2）初始化cdev
3）添加cdev
（5）操作
内核提供了专门访问用户空间的指针copy_from_user、copy_to_user。

3 驱动程序

s3c24xx_leds.c

//在 linux-2.6.32.2/arch/arm/mach-s3c2410/include/mach 目录下 #include<mach/regs-gpio.h> // 和GPIO相关的宏定义 #include<mach/hardware.h> //S3C2410_gpio_cfgpin //S3C2410_gpio_setpin等gpio函数定义 //在 linux-2.6.32.2/include/linux 目录下 #include<linux/miscdevice.h> //注册 miscdevide 结构体成员变量 #include<linux/delay.h>  #include<linux/kernel.h>  #include<linux/module.h> //驱动加载卸载函数定义 #include<linux/init.h> //初始化头文件 #include<linux/mm.h> #include<linux/fs.h> //注册file_operations结构体变量 #include<linux/types.h> #include<linux/moduleparam.h> #include<linux/slab.h> #include<linux/errno.h> #include<linux/ioctl.h> #include<linux/cdev.h> #include<linux/string.h> #include<linux/list.h> #include<linux/pci.h> #include<linux/gpio.h> //gpio口定义文件（虚拟地址） //在 linux-2.6.32.2/arch/arm/include/asm 目录下 #include<asm/irq.h> #include<asm/uaccess.h> #include<asm/atomic.h> #include<asm/unistd.h> #define DEVICE_NAME     "leds_m" /* 加载模式后，执行”cat /proc/devices”命令看到的设备名称 */ #define LED_MAJOR       231 /* 主设备号 */ /* 应用程序执行ioctl(fd, cmd, arg)时的第2个参数 */ #define IOCTL_LED_ON    0 #define IOCTL_LED_OFF   1 /* 用来指定LED所用的GPIO引脚 */ static unsigned long led_table [] = { S3C2410_GPB(5), //在gpio-nrs.h(是gpio.h包含的头文件)中定义了虚拟地址 S3C2410_GPB(6), S3C2410_GPB(7), S3C2410_GPB(8), }; /* 用来指定GPIO引脚的功能：输出 */ static unsigned int led_cfg_table [] = { S3C2410_GPIO_OUTPUT, S3C2410_GPIO_OUTPUT, S3C2410_GPIO_OUTPUT, S3C2410_GPIO_OUTPUT, }; static int s3c24xx_leds_open(struct inode *inode, struct file *file) { int i; for (i = 0; i < 4; i++) { s3c2410_gpio_cfgpin(led_table[i], led_cfg_table[i]); } return 0; } static int s3c24xx_leds_ioctl( struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) { if (arg > 4) { return -EINVAL; } switch(cmd) { case IOCTL_LED_ON: s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], 0); return 0; case IOCTL_LED_OFF: s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], 1); return 0; default: return -EINVAL; } } static struct file_operations s3c24xx_leds_fops = { .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */ .open = s3c24xx_leds_open, .ioctl = s3c24xx_leds_ioctl, }; /*
 * 执行“insmod s3c24xx_leds.ko”命令时就会调用这个函数
 */ static int __init s3c24xx_leds_init(void) { int ret; /* 注册字符设备驱动程序
     */ ret = register_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME, &s3c24xx_leds_fops); if (ret < 0) { printk(DEVICE_NAME " can't register major number\n"); return ret; } printk(DEVICE_NAME " initialized\n"); return 0; } /*
 * 执行”rmmod s3c24xx_leds.ko”命令时就会调用这个函数
 */ static void __exit s3c24xx_leds_exit(void) { /* 卸载驱动程序 */ unregister_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME); } /* 这两行指定驱动程序的初始化函数和卸载函数 */ module_init(s3c24xx_leds_init); module_exit(s3c24xx_leds_exit); /* 描述驱动程序的一些信息，不是必须的 */ MODULE_AUTHOR("http://www.100ask.net"); // 驱动程序的作者 MODULE_DESCRIPTION("S3C2410/S3C2440 LED Driver"); // 一些描述信息 MODULE_LICENSE("GPL"); // 遵循的协议 

测试程序

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/ioctl.h> #define IOCTL_LED_ON    0 #define IOCTL_LED_OFF   1 void usage(char *exename) { printf("Usage:\n"); printf("    %s <led_no> <on/off>\n", exename); printf("    led_no = 1, 2, 3 or 4\n"); } int main(int argc, char **argv) { unsigned int led_no; int fd = -1; if (argc != 3) goto err; fd = open("/dev/leds_m", 0); // 打开设备 if (fd < 0) { printf("Can't open /dev/leds\n"); return -1; } led_no = strtoul(argv[1], 0, 0) - 1; // 操作哪个LED？ if (led_no > 3) goto err; if (!strcmp(argv[2], "on")) { ioctl(fd, IOCTL_LED_ON, led_no); // 点亮它 } else if (!strcmp(argv[2], "off")) { ioctl(fd, IOCTL_LED_OFF, led_no); // 熄灭它 } else { goto err; } close(fd); return 0; err: if (fd > 0) close(fd); usage(argv[0]); return -1; } 

Makefile

ifeq ($(KERNELRELEASE),) KERNELDIR ?=~/tools/linux-2.6.32.2 PWD := $(shell pwd) modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

modules_install:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install

clean: rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions *.order Module* .PHONY: modules modules_install clean else obj-m := s3c24xx_leds.o
endif 

4 测试

（1）编译程序

#编译ELD驱动,生成.ko文件 make clean make #再编译测试程序 arm-linux-gcc led_test.c -o led_test 

（2）加载设备

#建立设备 insmod s3c24xx_leds.ko #加载设备 mknod /dev/leds_m c 231 0 #建立设备文件  cat /proc/devices #查看 

（3）测试

./led_test 1 on #点亮LED ./led_test 1 off #关闭LED 

5 ioctl

作用：对IO的控制，除了基本的open、write等函数功能，其他功能添加到这个部分，查漏补缺的意思。
命令码：为了防止将命令码传递给错误的程序，linux推荐了命令码的格式，

设备类型	序列号	方向	尺寸
8bit	8bit	2bit	8~14bit

内核提供了一些宏，帮助定义命令：

//nr为序号，datatype为数据类型,如int _IO(type, nr ) //没有参数的命令 _IOR(type, nr, datatype) //从驱动中读数据 _IOW(type, nr, datatype) //写数据到驱动 _IOWR(type,nr, datatype) //双向传送 //定义命令例子: #define MEM_IOC_MAGIC 'm' //定义类型 #define MEM_IOCSET _IOW(MEM_IOC_MAGIC,0,int) #define MEM_IOCGQSET _IOR(MEM_IOC_MAGIC, 1, int) 

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