正点原子RK3568学习日志21-实验1-字符设备点亮led

qiuiuiu4132026-01-17 12:32

1.实验代码

驱动

cs 复制代码 
#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 <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名   	: newchrled.c
作者      	: 正点原子
版本      	: V1.0
描述      	: LED驱动文件。
其他      	: 无
论坛      	: www.openedv.com
日志      	: 初版V1.0 2022/12/02 正点原子团队创建
***************************************************************/
#define NEWCHRLED_CNT       	1           		/* 设备号个数 	*/
#define NEWCHRLED_NAME      	"newchrled" 		/* 名字 		*/
#define LEDOFF               	0           		/* 关灯 		*/
#define LEDON                	1           		/* 开灯 		*/

#define PMU_GRF_BASE             	(0xFDC20000)
#define PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L 	(PMU_GRF_BASE + 0x0010)
#define PMU_GRF_GPIO0C_DS_0    	(PMU_GRF_BASE + 0X0090)

#define GPIO0_BASE          	(0xFDD60000)
#define GPIO0_SWPORT_DR_H   	(GPIO0_BASE + 0X0004)
#define GPIO0_SWPORT_DDR_H 	(GPIO0_BASE + 0X000C)

/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
static void __iomem *PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L_PI;
static void __iomem *PMU_GRF_GPIO0C_DS_0_PI;
static void __iomem *GPIO0_SWPORT_DR_H_PI;
static void __iomem *GPIO0_SWPORT_DDR_H_PI;

/* newchrled设备结构体 */
struct newchrled_dev{
    dev_t devid;            	/* 设备号     	*/
    struct cdev cdev;       	/* cdev     	*/
    struct class *class;    	/* 类      		*/
    struct device *device;  	/* 设备    		*/
    int major;              	/* 主设备号   	*/
    int minor;              	/* 次设备号   	*/
};

struct newchrled_dev newchrled; /* led设备 */

/*
 * @description  	: LED打开/关闭
 * @param - sta 	: LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
 * @return       	: 无
 */
void led_switch(u8 sta)
{
	u32 val = 0;
	if(sta == LEDON) {
		val = readl(GPIO0_SWPORT_DR_H_PI);
		val &= ~(0X1 << 0); /* bit0 清零*/
		val |= ((0X1 << 16) | (0X1 << 0));	/* bit16 置1，允许写bit0，
	 					   				   bit0，高电平*/
		writel(val, GPIO0_SWPORT_DR_H_PI);
	}else if(sta == LEDOFF) { 
		val = readl(GPIO0_SWPORT_DR_H_PI);
		val &= ~(0X1 << 0); /* bit0 清零*/
		val |= ((0X1 << 16) | (0X0 << 0));	/* bit16 置1，允许写bit0，
	 					   				   bit0，低电平	*/
		writel(val, GPIO0_SWPORT_DR_H_PI);
	} 
}

/*
 * @description 	: 物理地址映射
 * @return        	: 无
 */
void led_remap(void)
{
    PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L_PI = ioremap(PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L, 4);
    PMU_GRF_GPIO0C_DS_0_PI = ioremap(PMU_GRF_GPIO0C_DS_0, 4);
    GPIO0_SWPORT_DR_H_PI = ioremap(GPIO0_SWPORT_DR_H, 4);
    GPIO0_SWPORT_DDR_H_PI = ioremap(GPIO0_SWPORT_DDR_H, 4);
}

/*
 * @description 	: 取消映射
 * @return       	: 无
 */
void led_unmap(void)
{
    /* 取消映射 */
    iounmap(PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L_PI);
    iounmap(PMU_GRF_GPIO0C_DS_0_PI);
    iounmap(GPIO0_SWPORT_DR_H_PI);
    iounmap(GPIO0_SWPORT_DDR_H_PI);
}

/*
 * @description  	: 打开设备
 * @param -- inode	: 传递给驱动的inode
 * @param - filp 	: 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
 *                    一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
 * @return       	: 0 成功;其他 失败
 */
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    filp->private_data = &newchrled; /* 设置私有数据 */
    return 0;
}

/*
 * @description  	: 从设备读取数据 
 * @param - filp 	: 要打开的设备文件(文件描述符)
 * @param - buf  	: 返回给用户空间的数据缓冲区
 * @param - cnt  	: 要读取的数据长度
 * @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移
 * @return        	: 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
 */
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, 
size_t cnt, loff_t *offt)
{
    return 0;
}

/*
 * @description  	: 向设备写数据 
 * @param -- filp	: 设备文件，表示打开的文件描述符
 * @param - buf 	: 要写给设备写入的数据
 * @param - cnt  	: 要写入的数据长度
 * @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移
 * @return        	: 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
 */
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, 
size_t cnt, loff_t *offt)
{
    int retvalue;
    unsigned char databuf[1];
    unsigned char ledstat;

    retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
    if(retvalue < 0) {
        printk("kernel write failed!\r\n");
        return -EFAULT;
    }

    ledstat = databuf[0];       /* 获取状态值 */

    if(ledstat == LEDON) {  
        led_switch(LEDON);      /* 打开LED灯 */
    } else if(ledstat == LEDOFF) {
        led_switch(LEDOFF);     /* 关闭LED灯 */
    }
    return 0;
}

/*
 * @description   : 关闭/释放设备
 * @param - filp 	: 要关闭的设备文件(文件描述符)
 * @return        	: 0 成功;其他 失败
 */
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    return 0;
}

/* 设备操作函数 */
static struct file_operations newchrled_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open,
    .read = led_read,
    .write = led_write,
    .release =  led_release,
};

/*
 * @description 	: 驱动出口函数
 * @param       	: 无
 * @return      	: 无
 */
static int __init led_init(void)
{
    u32 val = 0;
    int ret;

    /* 初始化LED */
    /* 1、寄存器地址映射 */
    led_remap();

	/* 2、设置GPIO0_C0为GPIO功能。*/
	val = readl(PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L_PI);
	val &= ~(0X7 << 0);	/* bit2:0，清零 */
	val |= ((0X7 << 16) | (0X0 << 0));	/* bit18:16 置1，允许写bit2:0，
	 					   				   bit2:0：0，用作GPIO0_C0	*/
	writel(val, PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L_PI);

	/* 3、设置GPIO0_C0驱动能力为level5 */
	val = readl(PMU_GRF_GPIO0C_DS_0_PI);
	val &= ~(0X3F << 0);	/* bit5:0清零*/
	val |= ((0X3F << 16) | (0X3F << 0));	/* bit21:16 置1，允许写bit5:0，
	 					   				   bit5:0：0，用作GPIO0_C0	*/
	writel(val, PMU_GRF_GPIO0C_DS_0_PI);

	/* 4、设置GPIO0_C0为输出 */
	val = readl(GPIO0_SWPORT_DDR_H_PI);
	val &= ~(0X1 << 0); /* bit0 清零*/
	val |= ((0X1 << 16) | (0X1 << 0));	/* bit16 置1，允许写bit0，
	 					   				   bit0，高电平	*/
	writel(val, GPIO0_SWPORT_DDR_H_PI);

	/* 5、设置GPIO0_C0为低电平，关闭LED灯。*/
	val = readl(GPIO0_SWPORT_DR_H_PI);
	val &= ~(0X1 << 0); /* bit0 清零*/
	val |= ((0X1 << 16) | (0X0 << 0));	/* bit16 置1，允许写bit0，
	 					   				   bit0，低电平	*/
	writel(val, GPIO0_SWPORT_DR_H_PI);

    /* 注册字符设备驱动 */
    /* 1、创建设备号 */
    if (newchrled.major) {      /*  定义了设备号 */
        newchrled.devid = MKDEV(newchrled.major, 0);
        ret = register_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT, 
NEWCHRLED_NAME);
         if(ret < 0) {
             pr_err("cannot register %s char driver [ret=%d]\n",NEWCHRLED_NAME, NEWCHRLED_CNT);
             goto fail_map;
         }
     } else {                        /* 没有定义设备号 */
         ret = alloc_chrdev_region(&newchrled.devid, 0, NEWCHRLED_CNT, 
NEWCHRLED_NAME);  /* 申请设备号 */
         if(ret < 0) {
             pr_err("%s Couldn't alloc_chrdev_region, ret=%d\r\n", 
NEWCHRLED_NAME, ret);
             goto fail_map;
         }
         newchrled.major = MAJOR(newchrled.devid);/* 获取主设备号 */
         newchrled.minor = MINOR(newchrled.devid);/* 获取次设备号 */
     }
     printk("newcheled major=%d,minor=%d\r\n",newchrled.major, 
newchrled.minor); 
     
     /* 2、初始化cdev */
     newchrled.cdev.owner = THIS_MODULE;
     cdev_init(&newchrled.cdev, &newchrled_fops);
     
     /* 3、添加一个cdev */
     ret = cdev_add(&newchrled.cdev, newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);
     if(ret < 0)
         goto del_unregister;
         
     /* 4、创建类 */
     newchrled.class = class_create(THIS_MODULE, NEWCHRLED_NAME);
     if (IS_ERR(newchrled.class)) {
         goto del_cdev;
     }
 
     /* 5、创建设备 */
     newchrled.device = device_create(newchrled.class, NULL, 
newchrled.devid, NULL, NEWCHRLED_NAME);
     if (IS_ERR(newchrled.device)) {
         goto destroy_class;
     }
     
     return 0;
 
destroy_class:
    class_destroy(newchrled.class);
del_cdev:
    cdev_del(&newchrled.cdev);
del_unregister:
    unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);
fail_map:
    led_unmap();
    return -EIO;
}

/*
 * @description 	: 驱动出口函数
 * @param       	: 无
 * @return      	: 无
 */
static void __exit led_exit(void)
{
    /* 取消映射 */
    led_unmap();
   
    /* 注销字符设备驱动 */
    cdev_del(&newchrled.cdev);/*  删除cdev */
    unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);

    device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);
    class_destroy(newchrled.class);
}

module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ALIENTEK");
MODULE_INFO(intree, "Y");

应用

cs 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"
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名		: ledApp.c
作者	  	: 正点原子
版本	   	: V1.0
描述	   	: chrdevbase驱测试APP。
其他	   	: 无
使用方法	 ：./ledtest /dev/led  0 关闭LED
		     ./ledtest /dev/led  1 打开LED		
论坛 	   	: www.openedv.com
日志	   	: 初版V1.0 2022/12/02 正点原子团队创建
***************************************************************/

#define LEDOFF 	0
#define LEDON 	1

/*
 * @description		: main主程序
 * @param - argc 	: argv数组元素个数
 * @param - argv 	: 具体参数
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
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led驱动 */
	fd = open(filename, O_RDWR);
	if(fd < 0){
		printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	databuf[0] = atoi(argv[2]);	/* 要执行的操作：打开或关闭 */

	/* 向/dev/led文件写入数据 */
	retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
	if(retvalue < 0){
		printf("LED Control Failed!\r\n");
		close(fd);
		return -1;
	}

	retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */
	if(retvalue < 0){
		printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
		return -1;
	}
	return 0;
}

makefile

bash 复制代码 
KERNELDIR := /home/alientek/rk3568_linux_sdk/kernel
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := newchrled.o

build: kernel_modules

kernel_modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

2.代码详细解释

驱动

新字符设备驱动框架

首先要放在私有数据里，私有数据是一个结构体，里面要又设备号，cdev，类，设备

cs 复制代码 
/* newchrled设备结构体 */
struct newchrled_dev{
    dev_t devid;            	/* 设备号     	*/
    struct cdev cdev;       	/* cdev     	*/
    struct class *class;    	/* 类      		*/
    struct device *device;  	/* 设备    		*/
    int major;              	/* 主设备号   	*/
    int minor;              	/* 次设备号   	*/
};

struct newchrled_dev newchrled; /* led设备 */

然后操作集，这个操作集是进行操作的函数，开读写释放，用户和内核之间的接口，系统调用

cs 复制代码 
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations newchrled_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open,
    .read = led_read,
    .write = led_write,
    .release =  led_release,
    .llseek = eep_llseek,
    .poll = eep_poll,
    .unlocked_ioctl = eep_ioctl,
};

};

/*开*/
/*
struct inode   内核中的文件
struct file   实际打开的文件

*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    filp->private_data = &newchrled; /* 设置私有数据 */
    return 0;
}

/*读*/
/*
struct file   实际打开的文件
用户， 大小， 偏移

*/
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
    return 0;
}


/*写*/
/*
struct file   实际打开的文件
用户， 大小， 偏移

*/
static ssize_t led_write(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
    return 0;
}


/*关闭*/
/*
struct inode   内核中的文件
struct file   实际打开的文件

*/
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    return 0;
}


/*文件移动位置*/
/*
文件  偏移 开始地址找

*/
loff_t(*llseek) (struct file *filp, loff_t *offset, int whence);


/*被动等待*/
/*
文件  poll_table结构体

*/
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table *）


/*输入/输出控制*/
/*
文件  cmd  arg

*/
long ioctl(struct file *f, unsigned int cmd, unsigned long arg)

中间的用户和内核数据交互

cs 复制代码 
copy_from_user(databuf, buf, cnt);

copy_to_user(buf, databuf, cnt);

接着就是设备节点的创建，会在/dev目录下，过程是自动创建设备号，初始化cdev，添加cdev，创建类，创建设备

cs 复制代码 
  /* 注册字符设备驱动 */

    /* 1、创建设备号 */
    /*
    devid  次设备号最小数量  设备数量  名字
    */
     ret = alloc_chrdev_region(&newchrled.devid, 0, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME); 
         
     newchrled.major = MAJOR(newchrled.devid);/* 获取主设备号 */
     newchrled.minor = MINOR(newchrled.devid);/* 获取次设备号 */
     

     /* 2、初始化cdev */
    /*
    cdev  fops
    */
     newchrled.cdev.owner = THIS_MODULE;
     cdev_init(&newchrled.cdev, &newchrled_fops);
     

     /* 3、添加一个cdev */
    /*
    cdev， devid， 设备数量
    */
     ret = cdev_add(&newchrled.cdev, newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);

        

     /* 4、创建类 */ 
    /*
    /sys/class
    THIS_MODULE   名字
    */
     newchrled.class = class_create(THIS_MODULE, NEWCHRLED_NAME);

 

     /* 5、创建设备 */
    /*
    /dev目录
    类  父设备  devid  data  名字

    */
     newchrled.device = device_create(newchrled.class, NULL, 
newchrled.devid, NULL, NEWCHRLED_NAME);



    /* 注销字符设备驱动 */
    device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);
    class_destroy(newchrled.class);
    cdev_del(&newchrled.cdev);
    unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);

中间的处理空指针

cs 复制代码 
void *ERR_PTR(long error); /*错误值作为指针返回*/

long IS_ERR(const void *ptr); /*检查返回值是否是指针错误*/
IS_ERR(newchrled.class)

long PTR_ERR(const void *ptr);  /*返回实际错误代码*/

整个框架就是在module_init,module_exit

cs 复制代码 
static int __init led_init(void)

static void __exit led_exit(void)

module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ALIENTEK");
MODULE_INFO(intree, "Y");

虚拟地址映射ioremap, iounmap, readl, witel,

cs 复制代码 
#define PMU_GRF_BASE             	(0xFDC20000)
#define PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L 	(PMU_GRF_BASE + 0x0010)

/* 指向iomem的指针*/
static void __iomem *PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L_PI; 

/*注册*/
/*
地址 大小
*/
void __iomem *ioremap(resource_size_t res_cookie, size_t size);
PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L_PI = ioremap(PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L, 4);

/*注销*/
/*
地址 
*/
void iounmap (volatile void __iomem *addr)
iounmap(PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L_PI);

/*读*/
/*
地址 
*/
u32 readl(const volatile void __iomem *addr)
val = readl(PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L_PI);

/*写*/
/*
地址 
*/
void writel(u32 value, volatile void __iomem *addr)
writel(val, PMU_GRF_GPIO0C_IOMUX_L_PI);

应用

cs 复制代码 
int main(int argc, char *argv[])  /*argc命令个数，argv[]字符串*/

/*文件  标志 访问权限*/
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
open(filename, O_RDWR)

/*文件 缓冲区 大小*/
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);


/*文件 缓冲区 大小*/
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);


/*文件*/
int close(int fd);


/*读写位置偏移量*/
/*文件  偏移量  开始位置*/
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

makefile

cs 复制代码 
ARCH
CROSS_COMPILE交叉编译器位置
模块
KDIR 内核位置
PWD
$取地址的意思

export ARCH=arm64#设置平台架构
export CROSS_COMPILE=/opt/atk-dlrk3568-5_10_sdk-toolchain/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-#交叉编译器前缀
obj-m += newchrled.o    #此处要和你的驱动源文件同名
KDIR :=/home/alientek/rk3568_linux5.10_sdk/kernel    #这里是你的内核目录                                                                                                                            
PWD ?= $(shell pwd)
all:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules    #make操作
clean:
	make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean    #make clean操作
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