Linux驱动开发笔记（五）——设备树（再下）——设备树点灯

被遗忘的旋律.2025-08-22 16:52

(本以为设备树已经结束了，没想到，大意了)

开发板：imx6ull mini

虚拟机：VMware17

ubuntu：ubuntu20.04

视频：第7.1讲 设备树下的LED驱动试验-实验驱动框架搭建_哔哩哔哩_bilibili

文档：《【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.81.pdf》四十四章

一、原理

之前的寄存器点灯通过查手册、直接修改寄存器对应地址的值来实现点灯。有了设备树以后可以通过设备树获取相关寄存器的地址。

啊，但是此时设备树里面还没有相关的设备节点，所以这章实验需要先在.dts里面创建led的设备节点，然后使用之前的OF函数获取设备信息，再点灯。没什么新内容，主要是对前面OF函数的一次实践。

二、代码

2.1 文件夹结构

和以前一样，新建实验5的文件夹5_dtsled，直接把以前的.vscode、Makefile复制过来，然后vscode将工作区另存为：

复制代码 
5_DTSLED (工作区)
├── .vscode
│   ├── c_cpp_properties.json
│   └── settings.json
├── 5_dtsled.code-workspace
├── Makefile
├── dtsledAPP.c
└── dtsled.c

修改Makefile中obj-m这一行，改为obj-m := dtsled.o

2.2 添加设备节点

修改linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dts文件。直接把设备节点加到根节点最后面，用完方便删除，大概在147行这里。

cpp 复制代码 
	dtsled{
		#address-cells = <1>;  /* 这里配置这俩cells应该是没啥用的 */
		#size-cells = <1>;     /* 毕竟只对子节点起作用，不过视频写了我就也先写了放这 */
		status = "okay";
		reg = < 0x020C406C 0x04 /*CCM_CCGR1_BASE*/
				0x020E0068 0x04 /*SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE*/
				0x020E02F4 0x04 /*SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE*/
				0x0209C000 0x04 /*GPIO1_DR_BASE*/
				0x0209C004 0x04 /*GPIO1_GDIR_BASE*/
                /* 这五个寄存器地址在实验3已经找过了，这里直接贴过来 */
			  >;
	};
bash 复制代码 
# VSCODE终端：
make dtbs    # 编译
cp /..../arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb /.../tftpboot/ -f
# 复制到自己的tftp目录下，用于内核启动
# 然后启动开发板

# 串口：
cd /proc/device-tree/
ls            # 此时应能看到刚才创建的dtsled设备节点
cd /dtsled    # 进入新的设备节点
ls            # 应能看到五个文件

2.3 dtsled.c

2.3.1 获取设备树节点信息

cpp 复制代码 
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>

#define DTSLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define DTSLED_NAME "dtsled" /* 设备名 */

/* dtsled设备结构体 */
struct dtsled_dev{
    dev_t devid;/* 设备号 */
    int major;  /* 主设备号 */
    int minor;  /* 次设备号 */

    struct cdev cdev;       /* 字符设备 */
    struct class *class;    /* 类 */
    struct device *device;  /* 设备 */

    struct device_node *nd; /* 设备节点 */


};
struct dtsled_dev dtsled;


static ssize_t dtsled_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos){
    struct dtsled_dev * dev = (struct dtsled_dev*)filp->private_data;
    return 0;
}
static int dtsled_open(struct inode *inode, struct file *filp){
    filp->private_data = &dtsled;
    return 0;
}
static int dtsled_release(struct inode *inode, struct file *filp){
    struct dtsled_dev *dev = (struct dtsled_dev*)filp->private_data;
    return 0;
}
/* 字符设备操作集 */
static const struct file_operations dtsled_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .write = dtsled_write,
    .open = dtsled_open,
    .release = dtsled_release,
};


/* 入口 */
static int __init dtsled_init(void){
    int ret = 0;
    const char *str;
    int i = 0;
    u32 regdata[10]; // 保存寄存器地址

/* 注册字符设备 */
    /* 1.申请设备号 */
    dtsled.major = 0;
    if(dtsled.major){
        dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);
        ret = register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
    }
    else{
        ret = alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
        dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);
        dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);
    }
    if(ret < 0){
        goto fail_devid;
    }

    /* 2.添加字符设备 */
    dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);
    ret = cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);
    if(ret < 0){goto fail_cdev;}
 
    /* 3.自动创建设备节点 */
    dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
    if(IS_ERR(dtsled.class)){
        ret = PTR_ERR(dtsled.class);
        goto fail_class;
    }

    dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);
    if(IS_ERR(dtsled.device)){
        ret = PTR_ERR(dtsled.device);
        goto fail_device;
    }

/* 获取设备树节点内容*/
    dtsled.nd = of_find_node_by_path("/dtsled");
    if(dtsled.nd == NULL){
        ret = -EINVAL;
        goto fail_findnd;
    }

/* 获取属性信息 */
    ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);
    if(ret < 0){
        goto fail_rs;
    }
    else{
        printk("status = %s\r\n",str);
    }
    ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);
    if(ret < 0){
        goto fail_rs;
    }
    else{
        printk("reg data:\r\n");
        for(i = 0; i < 10; i++){
            printk("%#X ", regdata[i]);
        }
        printk("\r\n");
    }
    return 0;

fail_rs:    // 获取status失败
fail_findnd:
    device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
fail_device:
    class_destroy(dtsled.class);
fail_class:
    cdev_del(&dtsled.cdev);
fail_cdev:
    unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT);
fail_devid:
    return ret;
}


/* 出口 */
static void __exit dtsled_exit(void){
    cdev_del(&dtsled.cdev); // 删除设备

    unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); // 释放设备号
    device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
    class_destroy(dtsled.class);
}

/* 注册和卸载驱动 */
module_init(dtsled_init);
module_exit(dtsled_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
bash 复制代码 
#vscode终端：
make
sudo cp dtsled.ko /home/for/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -f

#串口：
modprobe dtsled.ko

可以看到读取到的信息：

2.3.2 完善

现在已经可以从设备树获取寄存器地址了，接下来加入点灯的代码。

cpp 复制代码 
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/kdev_t.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>

#define DTSLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define DTSLED_NAME "dtsled" /* 设备名 */

/* 地址映射后的虚拟地址指针 */
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;

/* LED状态 */
#define LEDOFF 0
#define LEDON  1

/* LED状态翻转 */
static void led_swtich(u8 sta){
    u32 val = 0;

    if(sta == LEDOFF){
        /* 关灯 */
        val = readl(GPIO1_DR);  // 32bit读取函数
        val |= (1 << 3);        // 将bit3置为高电平，关闭LED
        writel(val, GPIO1_DR);
    }
    else if(sta == LEDON){
        /* 开灯 */
        val = readl(GPIO1_DR);  // 32bit读取函数
        val &= ~(1 << 3);       // 将bit3置为低电平，打开LED
        writel(val, GPIO1_DR);
    }
}

/* dtsled设备结构体 */
struct dtsled_dev{
    dev_t devid;/* 设备号 */
    int major;  /* 主设备号 */
    int minor;  /* 次设备号 */

    struct cdev cdev;       /* 字符设备 */
    struct class *class;    /* 类 */
    struct device *device;  /* 设备 */

    struct device_node *nd; /* 设备节点 */


};
struct dtsled_dev dtsled;


static ssize_t dtsled_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos){
    struct dtsled_dev * dev = (struct dtsled_dev*)filp->private_data;
    int retvalue;
    unsigned char databuf[1];
    retvalue = copy_from_user(databuf, buf, count);
    if(retvalue <0){
        return -EFAULT;
    }
    led_swtich(databuf[0]);

    return 0;
}
static int dtsled_open(struct inode *inode, struct file *filp){
    filp->private_data = &dtsled;
    return 0;
}
static int dtsled_release(struct inode *inode, struct file *filp){
    struct dtsled_dev *dev = (struct dtsled_dev*)filp->private_data;
    return 0;
}
/* 字符设备操作集 */
static const struct file_operations dtsled_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .write = dtsled_write,
    .open = dtsled_open,
    .release = dtsled_release,
};


/* 入口 */
static int __init dtsled_init(void){
    int ret = 0;
    const char *str;
    int i = 0;
    u32 regdata[10]; // 保存寄存器地址
    int val = 0;

/* 注册字符设备 */
    /* 1.申请设备号 */
    dtsled.major = 0;
    if(dtsled.major){
        dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);
        ret = register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
    }
    else{
        ret = alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
        dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);
        dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);
    }
    if(ret < 0){
        goto fail_devid;
    }

    /* 2.添加字符设备 */
    dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);
    ret = cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);
    if(ret < 0){goto fail_cdev;}
 
    /* 3.自动创建设备节点 */
    dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
    if(IS_ERR(dtsled.class)){
        ret = PTR_ERR(dtsled.class);
        goto fail_class;
    }

    dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);
    if(IS_ERR(dtsled.device)){
        ret = PTR_ERR(dtsled.device);
        goto fail_device;
    }

/* 获取设备树节点内容*/
    dtsled.nd = of_find_node_by_path("/dtsled");
    if(dtsled.nd == NULL){
        ret = -EINVAL;
        goto fail_findnd;
    }

/* 获取属性信息 */
    ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);
    if(ret < 0){
        goto fail_rs;
    }
    else{
        printk("status = %s\r\n",str);
    }
    ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);
    if(ret < 0){
        goto fail_rs;
    }
    else{
        printk("reg data:\r\n");
        for(i = 0; i < 10; i++){
            printk("%#X ", regdata[i]);
        }
        printk("\r\n");
    }

/* led初始化 */
    /* 1.地址映射 */
    IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0], regdata[1]);
    SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2], regdata[3]);
    SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4], regdata[5]);
    GPIO1_DR = ioremap(regdata[6], regdata[7]);
    GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8], regdata[9]);

    /* 2.初始化 */
    val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);  // 32bit读取函数
    val &= ~(3 << 26); // 清除26、27位的数据为0，其余位保持不变。  其中3的二进制为11，~为取反操作。
    val |= 3 << 26;    // 将26、27位置为1
    writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);   // 将 val 写入 IMX6U_CCM_CCGR1，使能CCM_CCGR1的gpio1时钟。
    writel(0x5, SW_MUX_GPIO1_IO03); // 复用GPIO1------IO03
    writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03); //设置GPIO1_IO03电气属性

    val = readl(GPIO1_GDIR);  // 32bit读取函数
    val |= 1 << 3;  // 设置PIO1_IO03为output。 将GPIO1_GDIR第3位 置为1
    writel(val, GPIO1_GDIR);

    /* 3.初始时默认关灯 */
    val = readl(GPIO1_DR);  // 32bit读取函数
    val |= (1 << 3);       // 将bit3置为高电平，关闭LED
    writel(val, GPIO1_DR);

    return 0;

fail_rs:    // 获取status失败
fail_findnd:
    device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
fail_device:
    class_destroy(dtsled.class);
fail_class:
    cdev_del(&dtsled.cdev);
fail_cdev:
    unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT);
fail_devid:
    return ret;
}


/* 出口 */
static void __exit dtsled_exit(void){
    /* 卸载时关闭LED */
    unsigned int val = 0;
    val = readl(GPIO1_DR);
    val |= (1<<3);
    writel(val, GPIO1_DR);

    /* 取消地址映射 */
    iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
    iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
    iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
    iounmap(GPIO1_DR);
    iounmap(GPIO1_GDIR);

    cdev_del(&dtsled.cdev); // 删除设备
    unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); // 释放设备号
    device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);  // 设备
    class_destroy(dtsled.class); // 类
}

/* 注册和卸载驱动 */
module_init(dtsled_init);
module_exit(dtsled_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
bash 复制代码 
#vscode终端：
make
sudo cp dtsled.ko /home/for/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -f

2.4 dtsledAPP.c

dtsledAPP.c代码与实验2的APP.c代码完全一致，只是调用方法有变化。直接粘过来即可：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>

/* 
 * @description    : main主程序 
 * @param - argc   : argv数组元素个数 
 * @param - argv   : 具体参数 
 * @return         : 0 成功; else失败
 * 调用   ./newchrledAPP <filename> <0:1>  0关灯，1开灯
 * ./dtsledAPP /dev/dtsled 0  关灯
 * ./dtsledAPP /dev/dtsled 1  开灯
 */ 

#define LEDOFF 0
#define LEDON  1

int main(int argc, char *argv[]){
    if(argc != 3){  // 判断用法是否错误
        printf("Error Usage!\r\n");
        return -1;
    }

    char *filename;
    int fd = 0;
    unsigned char databuf[1];
    int retvalue = 0;

    filename = argv[1];
    fd = open(filename, O_RDWR);  // 读写模式打开驱动文件filename

    if(fd <0){
        printf("file %s open failed!\r\n");
        return -1;
    }
    
    databuf[0] = atoi(argv[2]);  // char 2 int

    retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));   // 缓冲区数据写入fd
    if(retvalue <0){
        printf("LED Control Failed!\r\n");
        close(fd);
        return -1;
    }

    close(fd);
    return 0;
}

交叉编译：

bash 复制代码 
cd /.../5_dtsled
arm-linux-gnueabihf-gcc dtsledAPP.c -o dtsledAPP
sudo cp dtsledAPP /home/for/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -f

此时去串口终端，重新挂载设备，执行./dtsledAPP /dev/dtsled 1时应当红灯亮起，./dtsledAPP /dev/dtsled 0红灯熄灭。

实验做完 记得把.dts里自己加的设备节点删了。

2.5 of_iomap函数

使用了设备树以后，可以直接使用对应的OF函数of_iomap建立地址映射：

cpp 复制代码 
void __iomem *of_iomap(struct device_node *node, int index);
//node: 设备节点
//index:索引。如果reg有多段，index表示对哪一段进行映射
//of_iomap同样使用iounmap来取消地址映射

of_iomap会自动解析设备节点的reg属性，并完成地址映射。

示例：

在上面的dtsled.c中，使用了以下代码来获取寄存器数据：

cpp 复制代码 
    ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);
    if(ret < 0){
        goto fail_rs;
    }
    else{
        printk("reg data:\r\n");
        for(i = 0; i < 10; i++){
            printk("%#X ", regdata[i]);
        }
        printk("\r\n");
    }

/* led初始化 */
    /* 1.地址映射 */
    IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0], regdata[1]);
    SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2], regdata[3]);
    SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4], regdata[5]);
    GPIO1_DR = ioremap(regdata[6], regdata[7]);
    GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8], regdata[9]);

上面这段代码可以直接通过下面这几行of_iomap来实现：

cpp 复制代码 
/* led初始化 */
    /* 1.地址映射 */
    IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd, 0);
    SW_MUX_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 1);
    SW_PAD_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 2);
    GPIO1_DR = of_iomap(dtsled.nd, 3);
    GPIO1_GDIR = of_iomap(dtsled.nd, 4);
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