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目录
[一、设备树 LED 驱动原理](#一、设备树 LED 驱动原理)
[四、LED 灯驱动程序编写](#四、LED 灯驱动程序编写)
[五、编写测试 APP](#五、编写测试 APP)
[6.1、编译驱动程序和测试 APP](#6.1、编译驱动程序和测试 APP)
前言
前几期博客我们详细的讲解了设备树语法以及在驱动开发中常用的 OF 函数，本期博客就正式开始
第一个基于设备树的 Linux 驱动实验。
一、设备树LED驱动原理
本期博客使用设备树来向 Linux 内核传递相关的寄存器物理地址，Linux 驱动文件使用上一章讲解的OF函数从设备树中获取所需的属性值，然后使用获取到的属性值来初始化相关的 IO。本章实验还是比较简单的，本章实验重点内容如下：
①、在 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件中创建相应的设备节点。
②、编写驱动程序(新版led驱动实验程序编写)，获取设备树中的相关属性值。
③、使用获取到的有关属性值来初始化LED所使用的GPIO。
二、硬件原理图分析（看过之前的博客可以忽略了）
从图中可以看出，LED0 接到了 GPIO_3 上，GPIO_3 就是 GPIO1_IO03，当 GPIO1_IO03 输出低电平 (0) 的时候发光二极管 LED0 就会导通点亮，当 GPIO1_IO03 输出高电平 (1) 的时候发光二极管 LED0 不会导通，因此 LED0 也就不会点亮。所以 LED0 的亮灭取决于 GPIO1_IO03 的输出电平，输出 0 就亮，输出 1 就灭。
三、实验程序编写
在根节点"/"下创建一个名为"alphaled"的子节点，打开 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件， 在根节点"/"最后面输入如下所示内容：
alphaled {
#address-cells = <1>;
#size-cells = <1>;
compatible = "atkalpha-led";
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 */
};属性#address-cells 和#size-cells 都为 1，表示 reg 属性中起始地址占用一个字长。
(cell)，地址长度也占用一个字长(cell)。
属性 compatbile 设置 alphaled 节点兼容性为"atkalpha-led"。
属性 status 设置状态为"okay"。
reg 属性设置了驱动里面所要使用的寄存器物理地址。
比如0X020C406C 0X04表示 I.MX6ULL 的 CCM_CCGR1 寄存器，其中寄存器首地址为 0X020C406C，长度为 4 个字节。
设备树修改完成以后输入如下命令重新编译一下 imx6ull-alientek-emmc.dts。
make dtbs编译完成以后得到 imx6ull-alientek-emmc.dtb ，使用新的 imx6ull-alientek-emmc.dtb 启动Linux 内核。 Linux 启动成功以后进入到 /proc/device-tree/ 目录中查看是否有" alphaled "这个节点。
四、LED****灯驱动程序编写
#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 <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
版本 : V1.0
描述 : LED驱动文件。
其他 : 无
***************************************************************/
#define DTSLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define DTSLED_NAME "dtsled" /* 名字 */
#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 */
/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
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;
/* dtsled设备结构体 */
struct dtsled_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 device_node *nd; /* 设备节点 */
};
struct dtsled_dev dtsled; /* 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(GPIO1_DR);
val &= ~(1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
}else if(sta == LEDOFF) {
val = readl(GPIO1_DR);
val|= (1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
}
}
/*
* @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 = &dtsled; /* 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 dtsled_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;
u32 regdata[14];
const char *str;
struct property *proper;
/* 获取设备树中的属性数据 */
/* 1、获取设备节点：alphaled */
dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled");
if(dtsled.nd == NULL) {
printk("alphaled node nost find!\r\n");
return -EINVAL;
} else {
printk("alphaled node find!\r\n");
}
/* 2、获取compatible属性内容 */
proper = of_find_property(dtsled.nd, "compatible", NULL);
if(proper == NULL) {
printk("compatible property find failed\r\n");
} else {
printk("compatible = %s\r\n", (char*)proper->value);
}
/* 3、获取status属性内容 */
ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);
if(ret < 0){
printk("status read failed!\r\n");
} else {
printk("status = %s\r\n",str);
}
/* 4、获取reg属性内容 */
ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);
if(ret < 0) {
printk("reg property read failed!\r\n");
} else {
u8 i = 0;
printk("reg data:\r\n");
for(i = 0; i < 10; i++)
printk("%#X ", regdata[i]);
printk("\r\n");
}
/* 初始化LED */
#if 0
/* 1、寄存器地址映射 */
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]);
#else
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);
#endif
/* 2、使能GPIO1时钟 */
val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
val &= ~(3 << 26); /* 清楚以前的设置 */
val |= (3 << 26); /* 设置新值 */
writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
/* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为
* GPIO1_IO03，最后设置IO属性。
*/
writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性
*bit 16:0 HYS关闭
*bit [15:14]: 00 默认下拉
*bit [13]: 0 kepper功能
*bit [12]: 1 pull/keeper使能
*bit [11]: 0 关闭开路输出
*bit [7:6]: 10 速度100Mhz
*bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
*bit [0]: 0 低转换率
*/
writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);
/* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */
val = readl(GPIO1_GDIR);
val &= ~(1 << 3); /* 清除以前的设置 */
val |= (1 << 3); /* 设置为输出 */
writel(val, GPIO1_GDIR);
/* 5、默认关闭LED */
val = readl(GPIO1_DR);
val |= (1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
/* 注册字符设备驱动 */
/* 1、创建设备号 */
if (dtsled.major) { /* 定义了设备号 */
dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);
register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
} else { /* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME); /* 申请设备号 */
dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */
dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */
}
printk("dtsled major=%d,minor=%d\r\n",dtsled.major, dtsled.minor);
/* 2、初始化cdev */
dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);
/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);
/* 4、创建类 */
dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
if (IS_ERR(dtsled.class)) {
return PTR_ERR(dtsled.class);
}
/* 5、创建设备 */
dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);
if (IS_ERR(dtsled.device)) {
return PTR_ERR(dtsled.device);
}
return 0;
}
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit led_exit(void)
{
/* 取消映射 */
iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
iounmap(GPIO1_DR);
iounmap(GPIO1_GDIR);
/* 注销字符设备驱动 */
cdev_del(&dtsled.cdev);/* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); /* 注销设备号 */
device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
class_destroy(dtsled.class);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("duan");dtsled.c 文件中的内容其实和之前的led实验的内容基本一样，只是 dtsled.c 中包含了处理设备树的代码，我们重点来看一下这部分代码。
在设备结构体 dtsled_dev 中添加了成员变量 nd，nd 是 device_node 结构体类型指针，表示设备节点。如果我们要读取设备树某个节点的属性值，首先要先得到这个节点，一般在设备结构体中添加 device_node 指针变量来存放这个节点。
通过 of_find_node_by_path 函数得到 alphaled 节点，后续其他的 OF 函数要 使用 device_node。
通过 of_find_property 函数获取 alphaled 节点的 compatible 属性，返回值为 property 结构体类型指针变量，property 的成员变量 value 表示属性值。
通过 of_property_read_string 函数获取 alphaled 节点的 status 属性值。
通过 of_property_read_u32_array 函数获取 alphaled 节点的 reg 属性所有值， 并且将获取到的值都存放到 regdata 数组中。
使用"古老"的 ioremap 函数完成内存映射，将获取到的 regdata 数组中的寄存器物理地址转换为虚拟地址。
使用 of_iomap 函数一次性完成读取 reg 属性以及内存映射，of_iomap 函数是设备树推荐使用的 OF 函数。
五、编写测试****APP
本次博客直接使用的测试 APP和之前的led实验一样 ，将之前实验的 ledApp.c 文件复制到本章实验工程下即可。
#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
版本 : V1.0
描述 :led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
***************************************************************/
#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;
}六、运行测试
6.1、编译驱动程序和测试****APP
编写 Makefile 文件，本次实验的 Makefile 文件和之前的led实验基本一样，只是将 obj-m 变量的值改为 dtsled.o ， Makefile 内容如下所示：
KERNELDIR := /home/duan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.1_ga_alientek_v2.2
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := dtsled.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean编译测试 APP
输入如下命令编译测试 ledApp.c 这个测试程序：
arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp总结
本期博客就正式完成了第一个基于设备树的 Linux 驱动实验。