嵌入式 Linux：使用设备树驱动GPIO全流程

文章目录

前言

一、设备树配置

[1.1 添加 pinctrl 节点](#1.1 添加 pinctrl 节点)

[1.2 添加 LED 设备节点](#1.2 添加 LED 设备节点)

二、编写驱动程序

[2.1 驱动程序框架](#2.1 驱动程序框架)

[2.2 编译驱动程序](#2.2 编译驱动程序)

三、测试

总结

前言

在嵌入式 Linux 开发中，设备树（Device Tree）和 GPIO 子系统是控制硬件设备的重要工具。本文将详细介绍如何使用设备树和 GPIO 子系统驱动 LED 灯，包括在设备树中添加 pinctrl 节点、设备节点，以及编写驱动程序的全流程。

一、设备树配置

1.1 添加 pinctrl 节点

pinctrl 节点用于配置 GPIO 引脚的功能和电气属性。在实际开发中，通常在设备树文件中，即dts文件中添加对应的pinctrl节点来对对应GPIO引脚的属性进行定义。如下即为对GPIO1_03引脚配置为GPIO模式等。

1.2 添加 LED 设备节点

在设备树中添加 LED 设备节点，以描述 LED 的 GPIO 引脚和属性，如下即为在设备树根节点下添加一个gpioled设备节点，其中引用了定义的pinctrl节点中定义的属性。

二、编写驱动程序

2.1 驱动程序框架

在驱动文件中，主要完成对gpioled_dev结构体的定义，四大文件操作函数的定义，初始化函数和退出函数的定义，起终点在于初始化函数的定义，如下几位初始化函数的定义：

复制代码

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");//在设备树中查找gpioled节点
	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;//与定义的gpioled_fops关联在一起
	cdev_init(&gpioled.cdev, &gpioled_fops);
	
	/* 3、添加一个cdev */
	cdev_add(&gpioled.cdev, gpioled.devid, GPIOLED_CNT);//添加到内核

	/* 4、创建类 */
	gpioled.class = class_create(THIS_MODULE, GPIOLED_NAME);
	if (IS_ERR(gpioled.class)) {
		return PTR_ERR(gpioled.class);
	}//创建类和设备节点，使用户得以和内核交互

	/* 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;
}

即设置并注册一个控制LED的字符设备驱动初始化函数，首先查找设备树节点，随后在设备树节点中获取LED的GPIO编号，配置对应的GPIO。以及注册字符设备驱动，创建类和设备节点。总体来说，即实现了从解析设备树、配置GPIO、注册字符设备驱动，到最后创建可被用户空间程序访问的设备节点。这些步骤确保了驱动程序能够正确地初始化硬件，并提供了一个与之交互的接口，让用户空间的应用程序可以控制LED的状态。