1 GPIO 操作回顾
（1）使能模块；
（2）设置引脚的模式（工作于GPIO模式）；
（3）设置GPIO本身（输入/输出）；
（4）GPIO作为输入引脚时，读某个data寄存器获得引脚的电平。
2 百问网 STM32MP157 的按键驱动程序(查询方式)
在 STM32MP157 开发板上，我们为它设计了 2 个按键。
2.1 先看原理图确定引脚及操作方法
平时按键电平为低，按下按键后电平为高。
按键引脚为GPIOG_IO03、 GPIOG_IO02。
2.2 再看芯片手册确定寄存器及操作方法
步骤1：使能GPIOG
下图为针对 APU 的 GPIOA 至 K 的时钟使能寄存器，低11位有效。为了使用GPIOG，我们需要将对应的 b[6]位设置为 1
英文明明写的是MPU
MPU/MCU -- Microprocessor/Micro controller Unit， 微处理器/微控制器，一般用于低计算应用的RISC计算机体系架构产品，如ARM-M系列处理器。
APU、BPU、CPU、DPU、FPU、GPU、HPU、IPU、MPU、NPU、RPU、TPU、VPU、WPU、XPU、ZPU 都是什么？ - 一杯清酒邀明月 - 博客园 (cnblogs.com)
地址偏移量:0xA28复位值:0x0000 0000
该寄存器用于将相应外设的外设时钟使能位设置为"1"。它将用于为MPU分配外设。写"0"没有作用，读有作用，返回相应位的有效值。写入'1'将相应的位设置为'1'
Bits 31:11保留，必须保持在复位值。
bit10 GPIOKEN: GPIOK外设时钟使能软件设置。
0:写"0"无效，读"0"表示禁用外设时钟
1:写"1"使能外设时钟，读"1"使能外设时钟
其他位一样
步骤2：设置GPIOG_IO03、 GPIOG_IO02为GPIO输入模式
GPIOx_MODER用于配置GPIO的模式，包括输入、通用输出、多功能和模拟共四种模式。该寄存器共32位，涉及16个GPIO，每个GPIO对应 2 位。GPIOx_MODER 的各位定义如下，在这里分别选择00和01两种，各自对应输入和输出模式。（上电默认为输入悬空模式）。其中 00 对应输入功能， 01 对应输出功能
设置 b[7:6]为00就可以配置GPIOG_IO03为输入模式，
配置 b[5:4]为00就可以配置GPIOG_IO02为输入模式。
步骤 3：读取GPIOG_IO02、GPIOG_IO03引脚电平
寄存器地址为：
在参考手册搜关键字gpio
读取 IDR 寄存器获取引脚状态寄存器，得到引脚电平
Bits 31:16保留，必须保持复位值。
bit 15:0 IDR[15:0]:端口x输入数据I/O引脚y (y = 15 ~ 0)，这些位是只读的。它们包含相应I/O端口的输入值。
3 代码
board_drv.c
cpp
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/signal.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/capi.h>
#include <linux/kernelcapi.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include "button_drv.h"
// 1主设备号
static int major = 0;
static struct class* button_class;
static struct button_operations *p_button_operations;
void register_button_operations(struct button_operations *opr)
{
int i;
p_button_operations = opr;
for (i = 0; i < opr->count; i++)
{
device_create(button_class, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "winter_button@%d", i);
}
}
void unregister_button_operations(void)
{
int i;
for (i = 0; i < p_button_operations->count; i++)
{
device_destroy(button_class, MKDEV(major, i));
}
}
EXPORT_SYMBOL(register_button_operations);
EXPORT_SYMBOL(unregister_button_operations);
// 3实现open/read函数
static int button_open (struct inode *inode, struct file *file)
{
int minor = iminor(inode);
// 利用此设备号初始化
p_button_operations->init(minor);
return 0;
}
static ssize_t button_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *off)
{
unsigned int minor = iminor(file_inode(file));
char level;
int err;
level = p_button_operations->read(minor);
// 将内核数据拷贝到用户空间，也就是读数据
err = copy_to_user(buf, &level, 1);
return 1;
}
// 2file_operations结构体
static struct file_operations button_operations = {
.open = button_open,
.read = button_read,
};
// 4在入口函数中注册file_operations结构体
int button_init(void)
{
// 注册file_operations结构体
major = register_chrdev(0, "winter_button", &button_operations);
// 注册结点
button_class = class_create(THIS_MODULE, "winter_button");
if (IS_ERR(button_class))
return -1;
return 0;
}
// 出口函数
void button_exit(void)
{
class_destroy(button_class);
unregister_chrdev(major, "winter_button");
}
module_init(button_init);
module_exit(button_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");board_drv.h
cpp
#ifndef BUTTON_DRV_H
#define BUTTON_DRV_H
struct button_operations {
int count;
void (*init) (int which);
int (*read) (int which);
};
void register_button_operations(struct button_operations *opr);
void unregister_button_operations(void);
#endifboard_xxx.c
cpp
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/signal.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/capi.h>
#include <linux/kernelcapi.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include "button_drv.h"
static void board_xxx_button_init_gpio (int which)
{
printk("%s %s %d, init gpio for button %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which);
}
static int board_xxx_button_read_gpio (int which)
{
printk("%s %s %d, read gpio for button %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which);
return 1;
}
static struct button_operations my_buttons_ops ={
.count = 2,
.init = board_xxx_button_init_gpio,
.read = board_xxx_button_read_gpio,
};
int board_xxx_button_init(void)
{
register_button_operations(&my_buttons_ops);
return 0;
}
void board_xxx_button_exit(void)
{
unregister_button_operations();
}
module_init(board_xxx_button_init);
module_exit(board_xxx_button_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");board_test.c
cpp
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/*
* ./button_test /dev/100ask_button0
*
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
char val;
/* 1. 判断参数 */
if (argc != 2)
{
printf("Usage: %s <dev>\n", argv[0]);
return -1;
}
/* 2. 打开文件 */
fd = open(argv[1], O_RDWR);
if (fd == -1)
{
printf("can not open file %s\n", argv[1]);
return -1;
}
/* 3. 写文件 */
read(fd, &val, 1);
printf("get button : %d\n", val);
close(fd);
return 0;
}上面4个和之前的都一样，主要不同在board_100ask_stm32mp157.c
主要看 board_100ask_stm32mp157-pro.c。涉及的寄存器挺多，一个一个去执行 ioremap 效率太低。先定义结构体，然后对结构体指针进行 ioremap。对于 GPIO，可以如下定义：
cpp
struct stm32mp157_gpio {
volatile unsigned int MODER; /*!< GPIO port mode register, Address offset: 0x00 */
volatile unsigned int OTYPER; /*!< GPIO port output type register, Address offset: 0x04 */
volatile unsigned int OSPEEDR; /*!< GPIO port output speed register, Address offset: 0x08 */
volatile unsigned int PUPDR; /*!< GPIO port pull-up/pull-down register, Address offset: 0x0C */
volatile unsigned int IDR; /*!< GPIO port input data register, Address offset: 0x10 */
volatile unsigned int ODR; /*!< GPIO port output data register, Address offset: 0x14 */
volatile unsigned int BSRR; /*!< GPIO port bit set/reset, Address offset: 0x18 */
volatile unsigned int LCKR; /*!< GPIO port configuration lock register, Address offset: 0x1C */
volatile unsigned int AFR[2]; /*!< GPIO alternate function registers, Address offset: 0x20-0x24 */
} ;这个顺序是按照偏移量列出的
看一个驱动程序，先看它的入口函数， 下列代码向上层驱动注册一个button_operations 结构体,代码如下。
cpp
static struct button_operations my_buttons_ops = {
.count = 2,
.init = board_stm32mp157_button_init,
.read = board_stm32mp157_button_read,
};
// 入口函数
int board_stm32mp157_button_drv_init(void)
{
register_button_operations(&my_buttons_ops);
return 0;
}
void board_stm32mp157_button_drv_exit(void)
{
unregister_button_operations();
}button_operations 结 构 体 中 有 init 函 数 指 针 ， 它 指 向board_stm32mp157_button_init 函数，在里面将会初始化 LED 引脚：使能、设置为 GPIO 模式、设置为输出引脚。代码如下。
值得关注的下列代码中对 ioremap 函数的使用，它们是得到寄存器的虚拟地址，以后使用虚拟地址访问寄存器。
cpp
/* RCC_PLL4CR */
static volatile unsigned int *RCC_PLL4CR;
/* RCC_MP_AHB4ENSETR */
static volatile unsigned int *RCC_MP_AHB4ENSETR;
/* KEY1: PG3, KEY2: PG2 */
static struct stm32mp157_gpio *gpiog;
/* 初始化button, which-哪个button */
static void board_stm32mp157_button_init (int which)
{
// 没有使能
if (!RCC_PLL4CR)
{
RCC_PLL4CR = ioremap(0x50000000 + 0x894, 4);
RCC_MP_AHB4ENSETR = ioremap(0x50000000 + 0xA28, 4);
gpiog = ioremap(0x50008000, sizeof(struct stm32mp157_gpio));
}
if (which == 0)
{
/* 1. enable PLL4
* CG15, b[31:30] = 0b11
*/
*RCC_PLL4CR |= (1<<0);
while((*RCC_PLL4CR & (1<<1)) == 0);
/* 2. enable GPIOG */
*RCC_MP_AHB4ENSETR |= (1<<6);
/* 3. 设置PG3为GPIO模式, 输入模式
*/
gpiog->MODER &= ~(3<<6);
}
else if(which == 1)
{
/* 1. enable PLL4
* CG15, b[31:30] = 0b11
*/
*RCC_PLL4CR |= (1<<0);
while((*RCC_PLL4CR & (1<<1)) == 0);
/* 2. enable GPIOG */
*RCC_MP_AHB4ENSETR |= (1<<6);
/* 3. 设置PG2为GPIO模式, 输入模式
*/
gpiog->MODER &= ~(3<<4);
}
}button_operations 结 构 体 中 还 有 有 read 函 数 指 针 ， 它 指 向board_stm32mp157_button_read 函数，在里面将会读取并返回按键引脚的电平。代码如下
cpp
static int board_stm32mp157_button_read (int which) /* 读button, which-哪个 */
{
//printk("%s %s line %d, button %d, 0x%x\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which, *GPIO1_DATAIN);
if (which == 0)
return (gpiog->IDR & (1<<3)) ? 1 : 0;
else
return (gpiog->IDR & (1<<2)) ? 1 : 0;
}参考：韦东山嵌入式linux系列-LED驱动程序-CSDN博客
board_100ask_stm32mp157.c
cpp
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <asm/io.h>
#include "button_drv.h"
/* RCC_PLL4CR */
static volatile unsigned int* RCC_PLL4CR;
/* RCC_MP_AHB4ENSETR */
static volatile unsigned int* RCC_MP_AHB4ENSETR;
/* KEY1: PG3, KEY2: PG2 */
static struct stm32mp157_gpio* gpiog;
struct stm32mp157_gpio {
volatile unsigned int MODER; /*!< GPIO port mode register, Address offset: 0x00 */
volatile unsigned int OTYPER; /*!< GPIO port output type register, Address offset: 0x04 */
volatile unsigned int OSPEEDR; /*!< GPIO port output speed register, Address offset: 0x08 */
volatile unsigned int PUPDR; /*!< GPIO port pull-up/pull-down register, Address offset: 0x0C */
volatile unsigned int IDR; /*!< GPIO port input data register, Address offset: 0x10 */
volatile unsigned int ODR; /*!< GPIO port output data register, Address offset: 0x14 */
volatile unsigned int BSRR; /*!< GPIO port bit set/reset, Address offset: 0x18 */
volatile unsigned int LCKR; /*!< GPIO port configuration lock register, Address offset: 0x1C */
volatile unsigned int AFR[2]; /*!< GPIO alternate function registers, Address offset: 0x20-0x24 */
};
/* 初始化button, which-哪个button */
static void board_stm32mp157_button_init (int which)
{
if (!RCC_PLL4CR)
{
RCC_PLL4CR = ioremap(0x50000000 + 0x894, 4);
RCC_MP_AHB4ENSETR = ioremap(0x50000000 + 0xA28, 4);
gpiog = ioremap(0x50008000, sizeof(struct stm32mp157_gpio));
}
if (which == 0)
{
/* 1. enable PLL4
* CG15, b[31:30] = 0b11
*/
*RCC_PLL4CR |= (1<<0);
while((*RCC_PLL4CR & (1<<1)) == 0);
/* 2. enable GPIOG */
*RCC_MP_AHB4ENSETR |= (1<<6);
/* 3. 设置PG3为GPIO模式, 输入模式
*/
gpiog->MODER &= ~(3<<6);
}
else if(which == 1)
{
/* 1. enable PLL4
* CG15, b[31:30] = 0b11
*/
*RCC_PLL4CR |= (1<<0);
while((*RCC_PLL4CR & (1<<1)) == 0);
/* 2. enable GPIOG */
*RCC_MP_AHB4ENSETR |= (1<<6);
/* 3. 设置PG2为GPIO模式, 输入模式
*/
gpiog->MODER &= ~(3<<4);
}
}
/* 读button, which-哪个 */
static int board_stm32mp157_button_read (int which)
{
//printk("%s %s line %d, button %d, 0x%x\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which, *GPIO1_DATAIN);
if (which == 0)
{
return (gpiog->IDR & (1<<3)) ? 1 : 0;
}
else
{
return (gpiog->IDR & (1<<2)) ? 1 : 0;
}
}
static struct button_operations my_buttons_ops = {
.count = 2,
.init = board_stm32mp157_button_init,
.read = board_stm32mp157_button_read,
};
int board_stm32mp157_button_drv_init(void)
{
register_button_operations(&my_buttons_ops);
return 0;
}
void board_stm32mp157_button_drv_exit(void)
{
unregister_button_operations();
}
module_init(board_stm32mp157_button_drv_init);
module_exit(board_stm32mp157_button_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");编译
4 测试
在开发板挂载 Ubuntu 的NFS目录
bash
mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs/ /mnt将ko文件和测试代码拷贝到挂载目录，安装驱动
bash
insmod button_drv.ko
insmod board_100ask_stm32mp157.ko
执行测试程序观察它的返回值(执行测试程序的同时操作按键)：
bash
./button_test /dev/winter_button@0
./button_test /dev/winter_button@1
执行程序的同时，按下按键，输出是0