第一个驱动程序(点亮LED灯)
1.概述
一个软件系统分为:应用程序、库、操作系统、驱动程序。
(1)应用程序使用库函数提供的open打开LED设备文件。
(2)库根据open函数传入的参数执行“swi”指令,引起CPU异常进入内核。
(3)内核的异常处理函数根据这些参数找到对应的驱动程序,并且将打开的设备文件句柄返回给库,进而返回给应用程序。
(4)应用程序获得句柄后,使用库提供的write或ioclt函数发出控制命令。
(5)库根据write或ioclt函数传入的参数执行“swi”指令,引起CPU异常,进入内核。
(6)内核的异常处理函数根据参数调用相关驱动程序,点亮LED灯。
一般来说,当应用程序调用open、read、write、ioctl、mmap等函数后,系统将会调用驱动程序中的open、read、write、ioctl、mmap等函数进行相关操作。
驱动程序通过静态链接或者动态加载的方式编进内核。
2.Linux驱动程序
Linux的外设可以分为3类:字符设备(character device)、块设备(block device)和网络接口(network interface)。
字符设备是能够向字节流一样访问的设备。比如串口、LED等等。应用程序可以通过设备文件来访问字符设备(/dev/ttySAC0)。
块设备上的数据以块的形式存放,比如NAND Flash上的数据以页为单位存放。
网络接口具有字符设备、块设备的部分特点。
3.开发步骤
(1)查看原理图,数据手册,了解设备的操作方法。
(2)在内核中找到相近的驱动程序,以它为模板进行开发。
(3)编写内核的初始化程序,比如向内核注册驱动程序、卸载驱动程序。
(4)设计所要实现的操作,比如open、close、read、write等函数。
(5)编译驱动程序到内核中,后者动态加载进内核。
(6)测试驱动程序。
static struct class *firstdrv_class; static struct class_device*firstdrv_class_dev; static int leddrv_open(struct inode *inode, struct file *file) { printk("first_drv_open\n"); return 0; } static ssize_t leddrv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos) { int val; printk("first_drv_write\n"); return 0; } static struct file_operations leddrv_fops = { .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏__this_module?? */ .open = leddrv_open, .write = leddrv_write, }; int major; static int leddrv_init(void) { major = register_chrdev(0, "led_drv", &first_drv_fops); // 自动分配一个主设备号 firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv"); firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /*自动创建 /dev/xyz */ return 0; } static void leddrv_exit(void) { unregister_chrdev(major, "first_drv"); // class_device_unregister(firstdrv_class_dev); class_destroy(firstdrv_class); } module_init(leddrv_init); module_exit(leddrv_exit); |
Makefile文件
KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6 all: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean rm -rf modules.order obj-m += led_drv.o |
注:需要仔细考虑驱动程序中需要包括哪些头文件!
cat /proc/devices查看注册进内核的驱动程序。
在当前文件目录下进行make modules,生成驱动模块led_drv.ko,将他放到单板根文件系统的/lib/modules/2.622.6/目录下,然后“insmod led_drv.ko”命令进行加装进内核,“rmmod led_drv.ko”为卸载命令。
3.应用程序
#include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> #include<stdio.h> int main(int argc, char **argv) { int fd; int val =1; fd =open("/dev/xxx",O_RDWR); if(fd<0) printf("can't open!\n"); write(fd,&val,4); return 0; } |
arm-linux-gcc -o ledtest ledtest.c编译应用程序。
4.创建设备节点
直接运行测试文件输出openfailed。原因是没有创建设备节点。
进行测试,将ledtest 拷贝到网络文件系统下,开发板以网络文件系统方式启动,运行该文件。
测试结果:
(1)手动在单板根文件系统下建立设备节点:
mknod /dev/xxx c 231 0
进行测试,将ledtest 拷贝到网络文件系统下,开发板以网络文件系统方式启动,运行该文件。
测试结果:
(2)利用mdev自动建立设备节点
在驱动程序中添加代码创建类和设备,使得在/sys/目录下生成驱动程序信息,mdev机制会根据该信息,在/dev/目录下自动创建设备节点。
在/dev/init.d/rcS脚本文件中我们已经设置了mdev机制。
我们的脚本文件:
韦东山第12课2.2节总结:韦东山老师的视频加载驱动后,发现这些函数未识别即unknown symbol的错误。加上MODULE_LICENSE("GPL")。但是我在编译的时候还是出现了警告,不过程序可以成功测试。
测试结果如下:
(a)查看/dev/first_drv发现已经存在,系统自动帮我们创建了字符设备节点。
(b)查看sys目录下的文件信息。
韦东山第12课2.3节总结:
7.完善硬件的操作:
1)看原理图:确定物理连接的端口。
2)看芯片手册:确定需要操作的寄存器。0x21180000
3)写代码:单片机实验时是直接操作物理地址;而驱动程序中是操作虚拟地址,需要经过映射ioremap()。
下面我们一步一步往下走:
1)看JZ2440原理图
这三个灯分别接到了GPF4、GPF5、GPF6三个引脚。
1)查2440手册确定寄存器
需要操作GPFCON、GPFDAT两个寄存器,GPFCON的寄存器地址为0x56000050,GPFDAT的寄存器地址为0x56000054。
volatile unsigned long *gpfcon = NULL; volatile unsigned long *gpfdat = NULL; gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16); //地址映射 gpfdat = gpfcon + 1; |
static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)函数中配置寄存器
/* 配置GPF4、5、6为输出*/ *gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2))); *gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2))); |
static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)函数中点灯
int val; copy_from_user(&val, buf, count); // copy_to_user();将buf拷贝到内核空间 if (val == 1) { // 点灯 *gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6)); } else { // 灭灯 *gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6); } |
测试程序修改:
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> /* firstdrvtest on * firstdrvtest off */ int main(int argc, char **argv) //argc为参数个数 ,argv[1]为第二个参数 { int fd; int val = 1; fd = open("/dev/xyz", O_RDWR); if (fd < 0) { printf("can't open!\n"); } if (argc != 2) { printf("Usage :\n"); printf("%s <on|off>\n", argv[0]); return 0; } if (strcmp(argv[1], "on") == 0) { val = 1; } else { val = 0; } write(fd, &val, 4); return 0; } |
运行测试程序./1st_test on灯全亮,./1st_test off灯全灭。
进一步完善程序:(达到指定哪盏灯亮)
具体点亮哪个灯:利用次设备号来实现。
驱动需要修改的代码如下:
static int first_drv_init(void) { int i; char * led[3]={"led0","led1","led2"} major=register_chrdev(0,"first_drv",&first_drv_fop); // firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE,"firstdrv"); if(IS_ERR(firstdrv_class)) return PTR_ERR(firstdrv_class); firstdrv_class_dev[0]=class_device_create(firstdrv_class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,"leds"); for(i=1;i<4;i++) firstdrv_class_dev[i]==class_device_create(firstdrv_class,NULL,MKDEV(major,i),NULL,led[i-1]); if(unlikely(IS_ERR(firstdrv_class_dev[0]))) return PTR_ERR(firstdrv_class_dev[0]); gpfcon=(unsigned long *)ioremap(0x56000050,16); gpfdat = gpfcon+1; return 0; } |
static ssize_t first_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *lof) { int val; printk("first_drv_write\n"); val=*buf; printk("buf=%d",val); int minor = MINOR(file->f_dentry->d_inode->i_rdev); copy_from_user(&val, buf, count); //copy_to_user(); switch(minor) case 0: { //s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF4, S3C2410_GPF4_OUTP); s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF4, (val & 0x1)); s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF5, (val & 0x1)); s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF6, (val & 0x1)); break; } case 1: { s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF4, (val & 0x1)); break; } case 2: { s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF5, (val & 0x1)); break; } case 3: { s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPF6, (val & 0x1)); break; } return 0; } |
测试程序修改后的代码如下:
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> /* * ledtest <dev> <on|off> */ void print_usage(char *file) { printf("Usage:\n"); printf("%s <dev> <on|off>\n",file); printf("eg. \n"); printf("%s /dev/leds on\n", file); printf("%s /dev/leds off\n", file); printf("%s /dev/led1 on\n", file); printf("%s /dev/led1 off\n", file); } int main(int argc, char **argv) { int fd; char* filename; char val; if (argc != 3) { print_usage(argv[0]); return 0; } filename = argv[1]; fd = open(filename, O_RDWR); if (fd < 0) { printf("error, can't open %s\n", filename); return 0; } if (!strcmp("on", argv[2])) { // ÁÁµÆ val = 0; write(fd, &val, 1); } else if (!strcmp("off", argv[2])) { // ÃðµÆ val = 1; write(fd, &val, 1); } else { print_usage(argv[0]); return 0; } return 0; } |
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