【Linux驱动开发】引入 pinctrl 子系统 和 gpio 子系统——LED实验
程序员文章站
2024-02-23 23:00:34
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一、引入 pinctrl 子系统 与 gpio 子系统
详情参考文章：pinctrl 子系统 与 gpio 子系统
二、修改测试设备树文件
1、添加 pinctrl 节点
打开 imx6ull-iot-emmc.dts，在 iomuxc 节点的 imx6ul-evk 子节点下创建一个名为“pinctrl_led”的子节点：
将 GPIO1_IO03 复用为 GPIO1_IO03，电气属性值为 0X10B0
pinctrl_led: ledgrp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03 0x10B0 /* LED0 */
>;
};2、添加 LED 设备节点
在根节点“/”下创建 LED 灯节点，节点名为“gpioled”
gpioled {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "iot-gpioled";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
status = "okay";
}3、检查 PIN 是否被其他外设使用
1、检查 pinctrl 设置。2、如果这个 PIN 配置为 GPIO 的话，检查这个 GPIO 有没有被别的外设使用。
修改设备树 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件
（1）搜索 GPIO1_IO03
pinctrl_tsc 节点是 TSC(电阻触摸屏接口)的 pinctrl 节点，没有使用，屏蔽GPIO定义：
（2）搜索 gpio1 3
tsc 是 TSC 的外设节点，屏蔽GPIO定义：
4、编译设备树
make dtbs
三、启动系统
Linux 系统选择通过 TFTP 从网络启动，并且使用 NFS 挂载网络根文件系统
（1）将编译出的 imx6ull-iot-emmc.dtb （arch/arm/boot/dts/目录）与 zImage（arch/arm/boot/目录）复制到 tftp 文件夹
（2）设置 bootargs 环境变量，根文件系统从 nfs/roofts 启动
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.137.18:/home/pjw/linux/nfs/rootfs ip=192.168.137.20:192.168.137.18:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off'（3）设置 bootcmd 环境变量，通过 TFTP 启动内核和设备树
setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage;tftp 83000000 imx6ull-iot-emmc.dtb;bootz 80800000 - 83000000'（4）使用新的 imx6ull-alientek-emmc.dtb 启动 Linux 内核。启动成功以后进入/proc/device-tree/目录查看是否有“gpioled”节点。
四、编写驱动程序
（1）采用 pinctrl 子系统 与 直接操作寄存器 对比
1>采用 pinctrl 子系统 设置LED所使用的GPIO：
/* 1、获取设备节点：gpioled */
gpioled.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
/* 2、 获取设备树中的gpio属性，得到LED所使用的LED编号 */
gpioled.led_gpio = of_get_named_gpio(gpioled.nd, "led-gpio", 0);
/* 3、设置GPIO1_IO03为输出，并且输出高电平，默认关闭LED灯 */
ret = gpio_direction_output(gpioled.led_gpio, 1);2>直接操作寄存器 设置LED所使用的GPIO：
/* 1、获取设备节点：iotled */
dtsled.nd = of_find_node_by_path("/iotled");
/* 2、寄存器地址映射 */
IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd, 0);
SW_MUX_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 1);
SW_PAD_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 2);
GPIO1_DR = of_iomap(dtsled.nd, 3);
GPIO1_GDIR = of_iomap(dtsled.nd, 4);
/* 3、使能GPIO1时钟 */
val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
val &= ~(3 << 26); /* 清楚以前的设置 */
val |= (3 << 26); /* 设置新值 */
writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
/* 4、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为GPIO1_IO03，最后设置IO属性。*/
writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性*/
writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);
/* 5、设置GPIO1_IO03为输出功能 */
val = readl(GPIO1_GDIR);
val &= ~(1 << 3); /* 清除以前的设置 */
val |= (1 << 3); /* 设置为输出 */
writel(val, GPIO1_GDIR);
/* 6、默认关闭LED */
val = readl(GPIO1_DR);
val |= (1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);（2）详细驱动程序
gpioled.c
#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 <linux/of_gpio.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#define GPIOLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define GPIOLED_NAME "gpioled" /* 名字 */
#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 */
/* gpioled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 */
};
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 retvalue;
unsigned char databuf[1];
unsigned char ledstat;
struct gpioled_dev *dev = filp->private_data;
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) {
gpio_set_value(dev->led_gpio, 0); /* 打开LED灯 */
} else if(ledstat == LEDOFF) {
gpio_set_value(dev->led_gpio, 1); /* 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 gpioled_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)
{
int ret = 0;
/* 设置LED所使用的GPIO */
/* 1、获取设备节点：gpioled */
gpioled.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
if(gpioled.nd == NULL) {
printk("gpioled node not find!\r\n");
return -EINVAL;
} else {
printk("gpioled node find!\r\n");
}
/* 2、 获取设备树中的gpio属性，得到LED所使用的LED编号 */
gpioled.led_gpio = of_get_named_gpio(gpioled.nd, "led-gpio", 0);
if(gpioled.led_gpio < 0) {
printk("can't get led-gpio");
return -EINVAL;
}
printk("led-gpio num = %d\r\n", gpioled.led_gpio);
/* 3、设置GPIO1_IO03为输出，并且输出高电平，默认关闭LED灯 */
ret = gpio_direction_output(gpioled.led_gpio, 1);
if(ret < 0) {
printk("can't set gpio!\r\n");
}
/* 注册字符设备驱动 */
/* 1、创建设备号 */
if (gpioled.major) { /* 定义了设备号 */
gpioled.devid = MKDEV(gpioled.major, 0);
register_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME);
} else { /* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&gpioled.devid, 0, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME); /* 申请设备号 */
gpioled.major = MAJOR(gpioled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */
gpioled.minor = MINOR(gpioled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */
}
printk("gpioled major=%d,minor=%d\r\n",gpioled.major, gpioled.minor);
/* 2、初始化cdev */
gpioled.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&gpioled.cdev, &gpioled_fops);
/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&gpioled.cdev, gpioled.devid, GPIOLED_CNT);
/* 4、创建类 */
gpioled.class = class_create(THIS_MODULE, GPIOLED_NAME);
if (IS_ERR(gpioled.class)) {
return PTR_ERR(gpioled.class);
}
/* 5、创建设备 */
gpioled.device = device_create(gpioled.class, NULL, gpioled.devid, NULL, GPIOLED_NAME);
if (IS_ERR(gpioled.device)) {
return PTR_ERR(gpioled.device);
}
return 0;
}
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit led_exit(void)
{
/* 注销字符设备驱动 */
cdev_del(&gpioled.cdev);/* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT); /* 注销设备号 */
device_destroy(gpioled.class, gpioled.devid);
class_destroy(gpioled.class);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("pjw");
以下文件与之前的一致：
ledApp.c
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#define LEDOFF 0
#define LEDON 1
/*
* @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, retvalue;
char *filename;
unsigned char databuf[1];
if(argc != 3){
printf("Error Usage!\r\n");
return -1;
}
filename = argv[1];
/* 打开led驱动 */
fd = open(filename, O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
return -1;
}
databuf[0] = atoi(argv[2]); /* 要执行的操作：打开或关闭 */
/* 向/dev/led文件写入数据 */
retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
if(retvalue < 0){
printf("LED Control Failed!\r\n");
close(fd);
return -1;
}
retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */
if(retvalue < 0){
printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
return -1;
}
return 0;
}Makefile
KERNELDIR := /home/pjw/linux/kernel/iot_kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := gpioled.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
五、编译
1、编译驱动程序
make -j12
编译成功 ：
2、编译应用程序
arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp
五、测试：
1、将gpioled.ko和 ledApp这两个文件拷贝到 rootfs/lib/modules 目录
2、主板终端进入到目录 lib/modules/4.1.15 中，输入如下命令加载 gpioled.ko 驱动模块：
depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe gpioled.ko //加载驱动如图，加载驱动成功，找到了 gpioled 节点，输出各个属性：
3、查看设备节点
ls /dev/gpioled -l4、查看当前系统中存在的模块
lsmod
5、查看当前系统中的设备
cat /proc/devices6、开关 LED 灯
./ledApp /dev/gpioled 1 //打开 LED 灯
./ledApp /dev/gpioled 0 //关闭 LED 灯| ./ledApp | 执行应用程序 |
| /dev/gpioled | 要操作的设备 |
| 1 | 写入值 |
7、卸载驱动
rmmod gpioled.ko
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