欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页  >  网络运营

IMX6ULL开发平台Linux-LED实验

程序员文章站 2022-03-04 15:17:33
在前面的章节中,我们学习了解了字符设备驱动,以及如何在设备树文件中添加设备信息,接下来就来看一下i.MX6UL终结者开发板的实际硬件是如何添加的。我们先以最简单的LED设备来看一下具体的注册流程。36.1 LED设备注册流程在i.MX6UL终结者开发板上有一个LED设备,如果想要通过Linux系统/dev目录下的设备节点来控制LED,就需要在内核中添加LED的驱动,具体的流程可以分为下面几个步骤:① 硬件原理图分析,确定控制LED的GPIO信息。② 根据GPIO信息在设备树文件中添加pinc...
在前面的章节中,我们学习了解了字符设备驱动,以及如何在设备树文件中添加设备信息,接下来就来看一下i.MX6UL终结者开发板的实际硬件是如何添加的。我们先以最简单的LED设备来看一下具体的注册流程。

36.1 LED设备注册流程

在i.MX6UL终结者开发板上有一个LED设备,如果想要通过Linux系统/dev目录下的设备节点来控制LED,就需要在内核中添加LED的驱动,具体的流程可以分为下面几个步骤:
① 硬件原理图分析,确定控制LED的GPIO信息。
② 根据GPIO信息在设备树文件中添加pinctrl信息
③ 在设备树中创建LED的设备节点,并加入GPIO信息
④ 编写LED设备驱动程序
接下来根据上面这四步来添加一下LED的设备驱动。

36.2 LED硬件原理图分析

LED设备的硬件原理图如下所示:
IMX6ULL开发平台Linux-LED实验
LED设备的原理图很简单,LED一端接3.3V电源,另一端为控制引脚:GPIO_3,通过控制GPIO_3的高低电平来控制LED的亮灭。所以我们确认LED设备只使用了一个控制引脚:GPIO_3。

36.3 修改设备树文件

在引脚原理图分析中确认了LED的控制GPIO信息,接下来就要修改设备树文件。

36.3.1 添加pinctrl信息

在i.MX6UL终结者开发板中使用GPIO_3这个引脚来控制LED设备。打开topeet_emmc_4_3.dts文件在iomux节点的imx6ul-evk子节点下创建一个名为“pinctrl_led”的子节点,具体内容如下:
&iomuxc {
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pinctrl_hog_1>;
imx6ul-evk {
pinctrl_led: gpio-led {
fsl,pins = ;
};
}
};
在pinctrl_gpio_leds节点中将GPIO_3引脚的复用功能定义为GPIO1_IO03,即为一个普通的输入输出引脚。宏定义MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03定义在arch/arm/boot/dts/imx6ul-pinfunc.h目录下。

36.3.2 添加LED设备节点

在topeet_emmc_4_3.dts文件下,在根节点“/”下创建LED节点,节点名为“gpioled”,具体内容如下:
1 gpioled {
2  #address-cells = <1>;
3 #size-cells = <1>;
4 compatible = "gpioled";
5 pinctrl-names = "default";
6 pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
7 led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
8 status = "okay";
9 };
第6行,pinctrl-0 属性设置 LED 灯所使用的GPIO对应的 pinctrl 节点。
第7行,led-gpio属性指定了LED使用的GPIO为GPIO1的IO3引脚,低电平有效,在驱动程序中会获取led-gpio属性的内容来得到GPIO编号,因为gpio子系统的操作控制函数需要GPIO编号。
添加完LED的设备节点后,还有一个重要的步骤,就是检查GPIO引脚有没有被其他设备使用。一个引脚只能配置成一个功能,如果有其他设备也使用了这个GPIO,那么会导致在LED驱动程序中GPIO初始化失败。这一点非常重要。
检查GPIO引脚有没有被其他设备使用包括两个方面:
① 检查pinctrl设置
② 检查这个GPIO有没有被别的设备使用
LED设备使用的是GPIO1_IO03,首先检查GPIO1_IO03这个引脚有没有其他pinctrl节点的设置。在topeet_emmc_4_3.dts文件中找到了如下内容:
pinctrl_tsc: tscgrp {
fsl,pins = <
MX6UL_PAD_GPIO1_IO01__GPIO1_IO01        0xb0
MX6UL_PAD_GPIO1_IO02__GPIO1_IO02        0xb0
MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03        0xb0
MX6UL_PAD_GPIO1_IO04__GPIO1_IO04        0xb0
>;
};
GPIO1_IO03引脚也在pinctrl_tsc节点中定义了,pinctrl_tsc 节点是 TSC(电阻触摸屏接口)的 pinctrl 节点,而在i.MX6UL终结者开发板中并没有用到这个接口,因此我们要将pinctrl_tsc节点下的GPIO1_IO03引脚的定义注释掉。和 C 语言一样,在要屏蔽的内容前后加上“/*”和“*/”符号即可。
既然有其他设备配置了GPIO1_IO03引脚的pinctrl信息,应该会有使用使用这个pinctrl节点的设备节点,在topeet_emmc_4_3.dts文件中查找一下pinctrl_tsc或者直接查找“gpio1 3”,查找内容如下:
1 &tsc {
2        pinctrl-names = "default";
3        pinctrl-0 = <&pinctrl_tsc>;
4        xnur-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
5        measure-delay-time = <0xffff>;
6        pre-charge-time = <0xfff>;
7        status = "disabled";
8 };
可以看出第4行xnur-gpio属性使用了“gpio1 3”,同意需要把这一行也注释掉。然后继续按照上面步骤搜索,看看还有没有其他设备使用了GPIO1_IO03引脚。
设备树编写完成以后使用“make dtbs”命令重新编译设备树,然后使用新编译出来的 topeet_emmc_4_3.dtb 文件启动 Linux 系统。启动成功以后进入“/proc/device-tree”目录中查看“gpioled”节点是否存在,如果存在的话就说明设备树基本修改成功(具体作用还要驱动验证),结果如下图所示:
IMX6ULL开发平台Linux-LED实验

请继续:IMX6ULL开发平台Linux-LED实验(二)

上部分内容IMX6ULL开发平台Linux-LED实验(一)36.4 编写LED驱动程序

本实验例程路径:i.MX6UL终结者光盘资料/06_Linux驱动例程/02_gpioled
在设备树文件中添加完LED设备信息后,就可以编写LED的驱动程序了,创建gpioled.c文件,具体驱动内容如下所示:
1   #include
2   #include
3   #include
4   #include
5   #include
6   #include
7   #include
8   #include
9   #include
10   #include
11   #include
12   #include
13   #include
14   #include
15   #include
16   #include
17
18   #define GPIOLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
19   #define GPIOLED_NAME "gpioled" /* 名字 */
20   #define LEDOFF 0 /* 关灯 */
21   #define LEDON 1 /* 开灯 */
22
23   /* gpioled 设备结构体 */
24   struct gpioled_dev{
25         dev_t devid; /* 设备号 */
26         struct cdev cdev; /* cdev */
27         struct class *class; /* 类 */
28         struct device *device; /* 设备 */
29         int major; /* 主设备号 */
30         int minor; /* 次设备号 */
31         struct device_node *nd; /* 设备节点 */
32         int led_gpio; /* led 所使用的 GPIO 编号 */
33   };
34
35   struct gpioled_dev gpioled; /* led 设备 */
36
37   /*
38    * @description : 打开设备
39    * @param – inode : 传递给驱动的 inode
40    * @param – filp : 设备文件,file 结构体有个叫做 private_data 的成员变量
41    * 一般在 open 的时候将 private_data 指向设备结构体。
42    * @return : 0 成功;其他 失败
43    */
44   static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
45   {
46         filp->private_data = &gpioled; /* 设置私有数据 */
47         return 0;
48   }
49
50   /*
51    * @description : 从设备读取数据
52    * @param – filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
53    * @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区
54    * @param - cnt : 要读取的数据长度
55    * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移
56    * @return : 读取的字节数,如果为负值,表示读取失败
57    */
58   static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf,
59                 size_t cnt, loff_t *offt)
60   {
61         return 0;
62   }
63
64   /*
65    * @description : 向设备写数据
66    * @param - filp : 设备文件,表示打开的文件描述符
67    * @param - buf : 要写给设备写入的数据
68    * @param - cnt : 要写入的数据长度
69    * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移
70    * @return : 写入的字节数,如果为负值,表示写入失败
71    */
72   static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf,
73                 size_t cnt, loff_t *offt)
74   {
75         int retvalue;
76         unsigned char databuf[1];
77         unsigned char ledstat;
78         struct gpioled_dev *dev = filp->private_data;
79
80         retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
81         if(retvalue < 0) {
82                 printk("kernel write failed!\r\n");
83                 return -EFAULT;
84         }
85
86         ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */
87
88         if(ledstat == LEDON) {
89                 gpio_set_value(dev->led_gpio, 0); /* 打开 LED 灯 */
90         } else if(ledstat == LEDOFF) {
91                 gpio_set_value(dev->led_gpio, 1); /* 关闭 LED 灯 */
92         }
93         return 0;
94   }
95
96   /*
97    * @description : 关闭/释放设备
98    * @param – filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
99    * @return : 0 成功;其他 失败
100    */
101   static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
102   {
103         return 0;
104   }
105
106   /* 设备操作函数 */
107   static struct file_operations gpioled_fops = {
108         .owner = THIS_MODULE,
109         .open = led_open,
110         .read = led_read,
111         .write = led_write,
112         .release = led_release,
113   };
114
115   /*
116    * @description : 驱动入口函数
117    * @param : 无
118    * @return : 无
119    */
120   static int __init led_init(void)
121   {
122         int ret = 0;
123
124         /* 设置 LED 所使用的 GPIO */
125         /* 1、获取设备节点:gpioled */
126         gpioled.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
127         if(gpioled.nd == NULL) {
128                 printk("gpioled node cant not found!\r\n");
129                 return -EINVAL;
130         } else {
131                 printk("gpioled node has been found!\r\n");
132         }
133
134         /* 2、 获取设备树中的 gpio 属性,得到 LED 所使用的 LED 编号 */
135         gpioled.led_gpio = of_get_named_gpio(gpioled.nd, "led-gpio", 0);
136         if(gpioled.led_gpio < 0) {
137                 printk("can't get led-gpio");
138                 return -EINVAL;
139         }
140         printk("led-gpio num = %d\r\n", gpioled.led_gpio);
141
142        /* 3、设置 GPIO1_IO03 为输出,并且输出高电平,默认关闭 LED 灯 */
143         ret = gpio_direction_output(gpioled.led_gpio, 1);
144         if(ret < 0) {
145                 printk("can't set gpio!\r\n");
146         }
147
148         /* 注册字符设备驱动 */
149         /* 1、创建设备号 */
150         if (gpioled.major) { /* 定义了设备号 */
151                 gpioled.devid = MKDEV(gpioled.major, 0);
152                 register_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT,
153                                 GPIOLED_NAME);
154         } else { /* 没有定义设备号 */
155                 alloc_chrdev_region(&gpioled.devid, 0, GPIOLED_CNT,
156                                 GPIOLED_NAME); /* 申请设备号 */
157                 gpioled.major = MAJOR(gpioled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */
158                 gpioled.minor = MINOR(gpioled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */
159         }
160         printk("gpioled major=%d,minor=%d\r\n",gpioled.major,
161                         gpioled.minor);
162
163         /* 2、初始化 cdev */
164         gpioled.cdev.owner = THIS_MODULE;
165         cdev_init(&gpioled.cdev, &gpioled_fops);
166
167         /* 3、添加一个 cdev */
168         cdev_add(&gpioled.cdev, gpioled.devid, GPIOLED_CNT);
169
170         /* 4、创建类 */
171         gpioled.class = class_create(THIS_MODULE, GPIOLED_NAME);
172         if (IS_ERR(gpioled.class)) {
173                 return PTR_ERR(gpioled.class);
174         }
175
176         /* 5、创建设备 */
177         gpioled.device = device_create(gpioled.class, NULL,
178                         gpioled.devid, NULL, GPIOLED_NAME);
179         if (IS_ERR(gpioled.device)) {
180                 return PTR_ERR(gpioled.device);
181         }
182         return 0;
183   }
184
185   /*
186      189 * @description : 驱动出口函数
187    * @param : 无
188    * @return : 无
189    */
190   static void __exit led_exit(void)
191   {
192         /* 注销字符设备驱动 */
193         cdev_del(&gpioled.cdev); /* 删除 cdev */
194         unregister_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT); /* 注销 */
195
196         device_destroy(gpioled.class, gpioled.devid);
197         class_destroy(gpioled.class);
198   }
199
200   module_init(led_init);
201   module_exit(led_exit);
202   MODULE_LICENSE("GPL");
203   MODULE_AUTHOR("topeet");
第24~33行,创建一个led的设备结构体,包含一些私有数据。
第46行,当使用open函数时,将设备结构体变量 gpioled 设置为 filp 的私有数据 private_data。
第72~94行,实现write函数,函数中根据指令选择打开或关闭LED灯。
第135行,通过函数 of_get_named_gpio 函数获取 LED 所使用的 LED 编号。相当于将gpioled 节点中的“led-gpio”属性值转换为对应的 LED 编号。
第171、177行,创建类和设备,实现模块加载时自动在/dev目录下创建设备文件。

36.5 编写应用测试程序

创建应用测试程序gpioled_test.c,内容如下:
#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;
}
gpioled_test.c应用测试程序还是比较简单的,就是对LED驱动的打开、关闭、写操作,在运行程序时需要指定设备文件名称和要执行的操作。

36.6 编译运行测试36.6.1 编译LED驱动文件

和前面章节中驱动测试程序一样需要一个Makefile文件,只是将obj-m的值改为gpioled.o,Makefile文件内容如下:
KERNELDIR := /home/topeet/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
首先我们在终端输入两个命令(设置两个环境变量):
export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
然后执行“make”命令编译模块,编译完成生成gpioled.ko,如下图所示:
IMX6ULL开发平台Linux-LED实验

36.6.2 编译应用测试程序

输入如下命令编译应用测试程序:
arm-linux-gnueabihf-gcc  -o  gpioled_test  gpioled_test.c
编译完成后,会生成gpioled_test可执行文件。如下图所示:
IMX6ULL开发平台Linux-LED实验

36.6.3 运行测试

启动开发板,将编译好的gpioled.ko驱动模块和gpioled_test应用测试文件拷贝到/lib/modules/4.1.15目录下(检查开发板根文件系统中有没有“/lib/modules/4.1.15”这个目录,如果没有的话需要自行创建一下。开发板中使用的是光盘资料里面提供的busybox文件系统,光盘资料的“i.MX6UL终结者光盘资料\08_开发板系统镜像\03_文件系统镜像\01_Busybox文件系统”目录下)。输入下面命令加载模块:
depmod
modprobe gpioled
驱动加载成功后,显示下面的信息:
IMX6ULL开发平台Linux-LED实验
可以看出模块加载成功,打印了一下基本信息。
然后使用gpioled_test应用测试程序来进行测试LED驱动是否可行。执行下面的命令来打开LED灯:
./gpioled_test /dev/gpioled 1
然后观察开发板上的LED红灯是否点亮,如果点亮的话,说明驱动工作正常。
然后输入下面的命令关闭LED灯:
./gpioled_test /dev/gpioled 0
观察LED灯是否熄灭。
卸载驱动使用下面的命令:
rmmod gpioled
IMX6ULL开发平台Linux-LED实验

本文地址:https://blog.csdn.net/mucheni/article/details/107908009

相关标签: IMX6ULL