前言

一、操作顺序

已有的基础：

• 硬件：正点原子Mini Linux开发板（EMMC 8GB）
• 内核：linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek.tar.bz2
• U-Boot：uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek.tar.bz2
• 配置网络文件系统：NFS

操作顺序：

• 修改设备树文件.dts
• 编译设备树文件生成.dtb文件
• 更新设备树文件.dtb
• 创建驱动工程文件
  • beep.c：驱动程序
  • beepApp.c：驱动应用程序
  • Makefile
  • c_cpp_properties.json
• 编译驱动模块.ko文件：make -j16
• 编译beepApp.c：arm-linux-gnueabihf-gcc beepApp.c -o beepApp
• 拷贝beep.ko和beepApp到NFS目录下
• 在目标机里面安装驱动模块（.ko文件）：modprobe beep.ko
• 在目标机里面测试驱动：./beepApp /dev/beep 1 # 打开
• 在目标机里面卸载驱动：rmmod beep.ko
• 完成。。。

二、代码模板

驱动模块代码模板：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>// 设备结构体
struct xxx_dev {dev_t  devid;               // 设备号struct cdev         cdev;   // cdevstruct 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    xxx_gpio;            // xxx所使用的GPIO编号
};// 打开设备
static int xxx_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{// TODOreturn 0;
}
// 向设备写数据
static ssize_t xxx_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{// TODOreturn 0;
}
// 关闭/释放设备
static int xxx_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{// TODOreturn 0;
}// 设备操作函数
static struct file_operations xxx_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = xxx_open,.write = xxx_write,.release = xxx_release,
};
// 驱动入口函数
static int __init xxx_init(void)
{// TODOreturn 0;
}
// 驱动出口函数
static void __exit xxx_exit(void)
{// TODO
}module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("liefyuan");

驱动模块应用代码模板：

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"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 beep 驱动fd = open(filename, O_RDWR); if(fd < 0){ printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);return -1; } // 要执行的操作：打开或关闭databuf[0] = atoi(argv[2]); // 向/dev/beep 文件写入数据  retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf)); if(retvalue < 0){ printf("XXX Control Failed!\r\n"); close(fd); return -1; } // 关闭文件 retvalue = close(fd); if(retvalue < 0){ printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]); return -1; } return 0;
}

Makefile文件

KERNELDIR := /home/liefyuan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientekCURRENT_PATH := $(shell pwd)obj-m := chrdevbase.obuild : kernel_moduleskernel_modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

c_cpp_properties.json

{"configurations": [{"name": "Linux","includePath": ["${workspaceFolder}/**","/home/liefyuan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/include", "/home/liefyuan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/arch/arm/include", "/home/liefyuan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/arch/arm/include/generated/"],"defines": [],"compilerPath": "/usr/bin/gcc","cStandard": "c11","cppStandard": "c++17","intelliSenseMode": "clang-x64"}],"version": 4
}

三、模块代码

使用VSCode

• 建立驱动VSCode工程

建立驱动的VSCode工程

1、创建 VSCode 工程 在 Ubuntu 中创建一个目录用来存放 Linux 驱动程序，比如我创建了一个名为 Linux_Drivers 的目录来存放所有的 Linux 驱动。

在 1_chrdevbase 目录中新建 VSCode 工程，并且新建 chrdevbase.c 文件，完成以后 1_chrdevbase 目录中的文件

2、添加头文件路径 因为是编写Linux驱动，因此会用到Linux源码中的函数。我们需要在VSCode中添加Linux 源码中的头文件路径。打开 VSCode，按下“Crtl+Shift+P”打开 VSCode 的控制台，然后输入 “C/C++: Edit configurations(JSON) ”，打开 C/C++编辑配置文件：

打开以后会自动在.vscode 目录下生成一个名为 c_cpp_properties.json 的文件，此文件默认 内容如下所示：
c_cpp_properties.json 文件原内容

{ "configurations": [ { "name": "Linux", "includePath": [ "${workspaceFolder}/**", ], "defines": [], "compilerPath": "/usr/bin/clang", "cStandard": "c11", "cppStandard": "c++17", "intelliSenseMode": "clang-x64" } ], "version": 4 }

第 5 行的 includePath 表示头文件路径，需要将 Linux 源码里面的头文件路径添加进来，也 就是我们前面移植的 Linux 源码中的头文件路径。添加头文件路径以后的 c_cpp_properties.json 的文件内容如下所示

添加头文件路径后的 c_cpp_properties.json

  { "configurations": [ { "name": "Linux","includePath": [ "${workspaceFolder}/**", "/home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imxrel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/include",  "/home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imxrel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/arch/arm/include",  "/home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imxrel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/arch/arm/include/gener ated/" ], "defines": [], ...... } ], "version": 4 }

第7~9行就是添加好的Linux头文件路径。分别是开发板所使用的Linux源码下的include、 arch/arm/include 和 arch/arm/include/generated 这三个目录的路径，注意，这里使用了绝对路径。

修改设备树

• 添加pinctrl节点
• 添加BEEP设备节点
• 检查 PIN 是否被其他外设使

设备树文件是放在Linux内核工程文件下的：/arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dts

1、添加 pinctrl 节点

 I.MX6U-ALPHA开发板上的BEEP使用了SNVS_TAMPER1这个PIN，打开imx6ull-alientekemmc.dts，在 iomuxc 节点的 imx6ul-evk 子节点下创建一个名为“pinctrl_beep”的子节点，节点 内容如下所示：

SNVS_TAMPER1 pinctrl 节点

pinctrl_beep: beepgrp { fsl,pins = < MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER1__GPIO5_IO01     0x10B0 /* beep */    >;
};

 第 3 行，将 SNVS_TAMPER1 这个 PIN 复用为 GPIO5_IO01 ，宏 MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER1__GPIO5_IO01 定义在 arch/arm/boot/dts/imx6ull-pinfunc-snvs.h 文件中。

2、添加 BEEP 设备数节点

1、添加设备树节点

在根节点“/”下创建 BEEP 节点，节点名为“beep”，节点内容如下：

创建 BEEP 蜂鸣器节点

beep { #address-cells = <1>; #size-cells = <1>; compatible = "atkalpha-beep"; pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_beep>; beep-gpio = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>; status = "okay";
};

• pinctrl-0 属性设置蜂鸣器所使用的 PIN 对应的 pinctrl 节点。
• beep-gpio 属性指定了蜂鸣器所使用的 GPIO。

2、编译设备树文件

 设备树文件是放在Linux内核工程文件下的：arch/arm/boot/dts/xxx.dts 所以在编译的时候就要在Linux内核工程的根目录下编译指定的dts文件：

make imx6ull-liefyuan-emmc.dtb

等编译完成后就会在arch/arm/boot/dts/ 目录下看到 .dtb文件了。(如果该目录下有同名文件可能编译不成功（make[1]: ‘xxxx’ is up to data）)

3、更新设备树文件

上面编译出一个 imx6ull-liefyuan-emmc.dtb文件，位于：arch/arm/boot/dts目录下，现在通过NFS更新设备树文件。

• uboot进入命令行模式
• 查看EMMC中的文件架构
  • Uboot命令：fatls mmc 1:1

=> fatls mmc 1:16788696   zimage38823   imx6ull-14x14-emmc-4.3-800x480-c.dtb39655   imx6ull-14x14-emmc-hdmi.dtb3 file(s), 0 dir(s)

从tft服务器下载设备树文件到内存（DDR）：

=> tftp 83000000 imx6ull-liefyuan-emmc.dtb
Using FEC1 device
TFTP from server 192.168.0.120; our IP address is 192.168.0.121
Filename 'imx6ull-liefyuan-emmc.dtb'.
Load address: 0x83000000
Loading: ###2.1 MiB/s
done
Bytes transferred = 38823 (97a7 hex)

从内存写入EMMC：

=> fatwrite mmc 1:1 83000000 imx6ull-liefyuan-emmc.dtb 0x97a7
writing imx6ull-liefyuan-emmc.dtb
38823 bytes written

设置设备树文件作为开机使用的文件：

=> setenv bootcmd 'fatload mmc 1:1 80800000 zimage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-liefyuan-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000'
=> saveenv
Saving Environment to MMC...
Writing to MMC(1)... done
=> boot

3、检查 PIN 是否被其他外设使用

 在蜂鸣器使用的PIN 为SNVS_TAMPER1，因此先检查PIN 为SNVS_TAMPER1 这个 PIN 有没有被其他的 pinctrl 节点使用，如果有使用的话就要屏蔽掉，然后再检查 GPIO5_IO01 这个 GPIO 有没有被其他外设使用，如果有的话也要屏蔽掉。

 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 imx6ull-alientek-emmc.dtb 文件启动 Linux 系统。启动成功以后进入“/proc/device-tree”目录中 查看“beep”节点是否存在，如果存在的话就说明设备树基本修改成功(具体还要驱动验证)

代码

• beep.c
• beep.App.c
• Makefile
• c_cpp_properties.json

c_cpp_properties.json

{"configurations": [{"name": "Linux","includePath": ["${workspaceFolder}/**","/home/liefyuan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/include", "/home/liefyuan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/arch/arm/include", "/home/liefyuan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/arch/arm/include/generated/"],"defines": [],"compilerPath": "/usr/bin/gcc","cStandard": "c11","cppStandard": "c++17","intelliSenseMode": "clang-x64"}],"version": 4
}

Makefile

KERNELDIR := /home/liefyuan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientekCURRENT_PATH := $(shell pwd)obj-m := beep.obuild : kernel_moduleskernel_modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

beep.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> /*************************************************************** Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 文件名   : beep.c 作者     : liefyuan 版本     : V1.0 描述     : 蜂鸣器驱动程序 其他     : 无 论坛     : www.liefyuan.top 日志     : 初版 V1.0 2019/11/29 for liefyuan
***************************************************************/#define BEEP_CNT         1         /* 设备号个数  */
#define BEEP_NAME        "beep"   /* 名字   */
#define BEEPOFF           0         /* 关蜂鸣器   */
#define BEEPON            1         /* 开蜂鸣器   */ // 设备结构体
struct beep_dev {dev_t  devid;               // 设备号struct cdev         cdev;   // cdevstruct 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    beep_gpio;            // beep所使用的GPIO编号
};struct beep_dev beep;        /* beep 设备 */// 打开设备
static int beep_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{filp->private_data = &beep; // private datareturn 0;
}
// 向设备写数据
static ssize_t beep_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int ret;unsigned char databuf[1];unsigned char beepstat;struct beep_dev *dev = filp->private_data;ret = copy_from_user(databuf, buf, cnt);if(ret < 0){printk("kernel write failed!\r\n");return -EFAULT;}beepstat = databuf[0];if(beepstat == BEEPON){gpio_set_value(dev->beep_gpio, 0); // open beep} else if (beepstat == BEEPOFF){gpio_set_value(dev->beep_gpio, 1); // close beep}return 0;
}// 关闭/释放设备
static int beep_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{// TODOreturn 0;
}// 设备操作函数
static struct file_operations beep_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = beep_open,.write = beep_write,.release = beep_release,
};
// 驱动入口函数
static int __init beep_init(void)
{int ret = 0;// set beep map gpio// 1.get device node:beepbeep.nd = of_find_node_by_path("/beep");if(beep.nd == NULL){printk("beep node not find!\r\n");return -EFAULT;}else{printk("beep node find!\r\n");}// 2.get device tree gpio proper,get beep used gpio numbeep.beep_gpio = of_get_named_gpio(beep.nd, "beep-gpio", 0);if(beep.beep_gpio < 0){printk("can't get beep-gpio");return -EFAULT;}printk("led-gpio num = %d\r\n", beep.beep_gpio);// 3.set GPIO5_IO01 output mode, default state is high level beep default closedret = gpio_direction_output(beep.beep_gpio, 1);if(ret < 0){printk("can't set gpio!\r\n");}// register char device drive// 1.create device numif(beep.major) // if define device num{beep.devid = MKDEV(beep.major, 0);register_chrdev_region(beep.devid, BEEP_CNT, BEEP_NAME);}else  // no define device num{alloc_chrdev_region(&beep.devid, 0, BEEP_CNT, BEEP_NAME);beep.major = MAJOR(beep.devid); // get main device numbeep.minor = MINOR(beep.devid); // get sub device num}printk("beep major = %d, minor = %d\r\n", beep.major, beep.minor);// 2.init cdevbeep.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&beep.cdev, &beep_fops);// 3.add cdevcdev_add(&beep.cdev, beep.devid, BEEP_CNT);// 4.create classbeep.class = class_create(THIS_MODULE, BEEP_NAME);if(IS_ERR(beep.class)){return PTR_ERR(beep.class);}// 5.create devicebeep.device = device_create(beep.class, NULL, beep.devid, NULL, BEEP_NAME);if(IS_ERR(beep.device)){return PTR_ERR(beep.device);}return 0;
}
// 驱动出口函数
static void __exit beep_exit(void)
{// dismiss char device drivercdev_del(&beep.cdev);unregister_chrdev_region(beep.devid, BEEP_CNT);device_destroy(beep.class, beep.devid);class_destroy(beep.class);
}module_init(beep_init);
module_exit(beep_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("liefyuan");

beepApp.c

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"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 beep 驱动fd = open(filename, O_RDWR); if(fd < 0){ printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);return -1; } // 要执行的操作：打开或关闭databuf[0] = atoi(argv[2]); // 向/dev/beep 文件写入数据  retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf)); if(retvalue < 0){ printf("BEEP Control Failed!\r\n"); close(fd); return -1; } // 关闭文件 retvalue = close(fd); if(retvalue < 0){ printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]); return -1; } return 0;
}

设置从emmc上启动Linux kernel和设备树

=> setenv bootcmd 'fatload mmc 1:1 80800000 zimage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-liefyuan-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000'
=> saveenv
Saving Environment to MMC...
Writing to MMC(1)... done
=> boot

设置从nfs上启动根文件系统

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.0.120:/home/liefyuan/linux/nfs/rootfs,proto=tcp rw ip=192.168.0.121:192.168.1.120:192.168.0.1:255.255.255.0::eth0:off' //设置 bootargs
saveenv

测试

• 加载beep.ko模块：
  • 第一次加载驱动模块的时候先执行这个命令：depmod
  • 加载驱动模块：modprobe beep.ko

/lib/modules/4.1.15/kernel/drivers/beep # depmod
/lib/modules/4.1.15/kernel/drivers/beep # modprobe beep.ko
beep node find!
led-gpio num = 129
beep major = 249, minor = 0
/lib/modules/4.1.15/kernel/drivers/beep # ./beepApp /dev/beep 1
/lib/modules/4.1.15/kernel/drivers/beep # ./beepApp /dev/beep 0

完成beep驱动。

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