使用新字符设备驱动的一般模板和“gpio子系统”，以及设备树，驱动KEY和LED。
1、在stm32mp157d-atk.dts文件中添加“gpio_led”和“key0”节点
打开虚拟机上“VSCode”，点击“文件”，点击“打开文件夹”，点击“zgq”，点击“linux”，点击“atk-mp1”，点击“linux”，点击“my_linux”，点击“linux-5.4.31”，点击“确定”，点击“stm32mp157d-atk.dts”。
stm32mp157d-atk.dts文件如下：
/dts-v1/;
#include "stm32mp157.dtsi"
#include "stm32mp15xd.dtsi"
#include "stm32mp15-pinctrl.dtsi"
#include "stm32mp15xxaa-pinctrl.dtsi"
#include "stm32mp157-m4-srm.dtsi"
#include "stm32mp157-m4-srm-pinctrl.dtsi"
#include "stm32mp157d-atk.dtsi"
/ {
model = "STMicroelectronics STM32MP157D eval daughter";
/*model属性用于描述开发板的名字或设备模块的信息*/
compatible = "st,stm32mp157d-ed1", "st,stm32mp157";
/*compatible属性用于将设备和驱动绑定起来*/
chosen { /*chosen子节点*/
stdout-path = "serial0:115200n8";
};
aliases { /*aliases子节点*/
serial0 = &uart4;
/*给&uart4起个别名叫“serial0”*/
};
reserved-memory {
gpu_reserved: gpu@f6000000 { /*gpu节点标签为gpu_reserved*/
reg = <0xf6000000 0x8000000>;
no-map;
};
optee_memory: optee@fe000000 {
reg = <0xfe000000 0x02000000>;
no-map;
};
};
stm32mp1_led {
compatible = "atkstm32mp1-led";
/*compatible属性用于将设备stm32mp1_led和驱动“.ko”绑定起来*/
status = "okay";
reg = <0X50000A28 0X04 /* RCC_MP_AHB4ENSETR */
0X5000A000 0X04 /* GPIOI_MODER */
0X5000A004 0X04 /* GPIOI_OTYPER */
0X5000A008 0X04 /* GPIOI_OSPEEDR */
0X5000A00C 0X04 /* GPIOI_PUPDR */
0X5000A018 0X04 >; /* GPIOI_BSRR */
};
};
&cpu1{
cpu-supply = <&vddcore>;
};
&gpu {
contiguous-area = <&gpu_reserved>;
status = "okay";
};
&optee {
status = "okay";
};
修改后的stm32mp157d-atk.dts文件如下：
/dts-v1/;
#include "stm32mp157.dtsi"
#include "stm32mp15xd.dtsi"
#include "stm32mp15-pinctrl.dtsi"
#include "stm32mp15xxaa-pinctrl.dtsi"
#include "stm32mp157-m4-srm.dtsi"
#include "stm32mp157-m4-srm-pinctrl.dtsi"
#include "stm32mp157d-atk.dtsi"
/ {
model = "STMicroelectronics STM32MP157D eval daughter";
/*model属性用于描述开发板的名字或设备模块的信息*/
compatible = "st,stm32mp157d-ed1", "st,stm32mp157";
/*compatible属性用于将设备和驱动绑定起来*/
chosen { /*chosen子节点*/
stdout-path = "serial0:115200n8";
};
aliases { /*aliases子节点*/
serial0 = &uart4;
/*给&uart4起个别名叫“serial0”*/
};
reserved-memory {
gpu_reserved: gpu@f6000000 { /*gpu节点标签为gpu_reserved*/
reg = <0xf6000000 0x8000000>;
no-map;
};
optee_memory: optee@fe000000 {
reg = <0xfe000000 0x02000000>;
no-map;
};
};
stm32mp1_led {
compatible = "atkstm32mp1-led";
/*compatible属性用于将设备stm32mp1_led和驱动“.ko”绑定起来*/
status = "okay";
reg = <0X50000A28 0X04 /* RCC_MP_AHB4ENSETR */
0X5000A000 0X04 /* GPIOI_MODER */
0X5000A004 0X04 /* GPIOI_OTYPER */
0X5000A008 0X04 /* GPIOI_OSPEEDR */
0X5000A00C 0X04 /* GPIOI_PUPDR */
0X5000A018 0X04 >; /* GPIOI_BSRR */
};
gpio_led {
compatible = "zgq,led";
status = "okay";
led-gpio = <&gpioi 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};
key0 {
compatible = "zgq,key";
status = "okay";
key-gpio = <&gpiog 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};
};
&cpu1{
cpu-supply = <&vddcore>;
};
&gpu {
contiguous-area = <&gpu_reserved>;
status = "okay";
};
&optee {
status = "okay";
};
见下图：
2、编译设备树
1)、在VSCode终端，输入“make dtbs回车”，执行编译设备树
2)、输入“ls arch/arm/boot/uImage -l”
查看是否生成了新的“uImage”文件
3)、输入“ls arch/arm/boot/dts/stm32mp157d-atk.dtb -l”
查看是否生成了新的“stm32mp157d-atk.dtb”文件
拷贝输出的文件：
4)、输入“cp arch/arm/boot/uImage /home/zgq/linux/atk-mp1/linux/bootfs/ -f回车”，执行文件拷贝，准备烧录到EMMC；
5)、输入“cp arch/arm/boot/dts/stm32mp157d-atk.dtb /home/zgq/linux/atk-mp1/linux/bootfs/ -f回车”，执行文件拷贝，准备烧录到EMMC
6)、输入“cp arch/arm/boot/uImage /home/zgq/linux/tftpboot/ -f回车”，执行文件拷贝，准备从tftp下载；
7)、输入“cp arch/arm/boot/dts/stm32mp157d-atk.dtb /home/zgq/linux/tftpboot/ -f回车”，执行文件拷贝，准备从tftp下载；
8)、输入“ls -l /home/zgq/linux/atk-mp1/linux/bootfs/回车”，查看“/home/zgq/linux/atk-mp1/linux/bootfs/”目录下的所有文件和文件夹
9)、输入“ls -l /home/zgq/linux/tftpboot/回车”，查看“/home/zgq/linux/tftpboot/”目录下的所有文件和文件夹
输入“chmod 777 /home/zgq/linux/tftpboot/stm32mp157d-atk.dtb回车”
给“stm32mp157d-atk.dtb”文件赋予可执行权限
输入“chmod 777 /home/zgq/linux/tftpboot/uImage回车” ,给“uImage”文件赋予可执行权限
输入“ls /home/zgq/linux/tftpboot/回车”，查看“/home/zgq/linux/tftpboot/”目录下的所有文件和文件夹
3、查看“gpio_led”节点和“key0”节点
启动开发板，从网络下载程序
输入“root”
输入“cd /proc/device-tree/回车”
切换到“/sys/firmware/devicetree/base”目录
输入“ls”查看“gpio_led”节点和“key0”节点设备是否存在
输入“cd gpio_led/回车”
输入“ls”查看“/sys/firmware/devicetree/base/gpio_led”目录下的文件和文件夹
输入“cat compatible回车”
输入“cat led-gpio回车”
输入“cat name回车”
输入“cat status回车”
输入“cd ../回车”，返回到“/sys/firmware/devicetree/base”目录
输入“cd key0/回车”
输入“ls”查看“/sys/firmware/devicetree/base/key0”目录下的文件和文件夹
输入“cat compatible回车”
输入“cat key-gpio回车”
输入“cat name回车”
输入“cat status回车”
4、创建Button_LED目录
输入“cd /home/zgq/linux/Linux_Drivers/回车”
切换到“/home/zgq/linux/Linux_Drivers/”
输入“ls回车”，查看“/home/zgq/linux/Linux_Drivers/”
输入“mkdir Button_LED回车”，创建“Button_LED”目录
输入“ls回车”，查看“/home/zgq/linux/Linux_Drivers/”
5、添加“Button.c”
#include "Button.h"
#include <linux/gpio.h>
//使能gpio_request(),gpio_free(),gpio_direction_input(),
//使能gpio_direction_output(),gpio_get_value(),gpio_set_value()
#include <linux/of_gpio.h>
//使能of_gpio_named_count(),of_gpio_count(),of_get_named_gpio()
#include <linux/delay.h>
//Linux内核中用到的延时函数
//使能ndelay()，udelay()，mdelay()
struct Button_dev strButton;
int Get_gpio_Button_num(void);
int Button_gpio_request(void);
void Button_free(void);
int Read_Button(void);
int Get_gpio_Button_num(void)
{
int ret = 0;
const char *str;
/* 设置Button所使用的GPIO */
/* 1、获取设备节点：strButton */
strButton.nd = of_find_node_by_path("/key0");
//path="/key0，使用“全路径的节点名“在“stm32mp157d-atk.dts“中查找节点“key0”
//返回值:返回找到的节点，如果为NULL，表示查找失败。
if(strButton.nd == NULL) {
printk("key0 device node not find!\r\n");
return -EINVAL;
}
/* 2.读取status属性 */
ret = of_property_read_string(strButton.nd, "status", &str);
//在key0节点中，status = "okay";
//指定的设备节点strButton.nd
//proname="status"，给定要读取的属性名字
//out_string=str:返回读取到的属性值
//返回值:0，读取成功，负值，读取失败。
if(ret < 0) return -EINVAL;
if(strcmp(str, "okay")) return -EINVAL;
//strcmp(s1,s2),当s1<s2时，返回值为负数
//strcmp(s1,s2),当s1>2时，返回值为正数
//strcmp(s1,s2),当s1=s2时，返回值为0
/* 3、获取compatible属性值并进行匹配 */
ret = of_property_read_string(strButton.nd, "compatible", &str);
//在key0节点中，compatible = "zgq,key";
//指定的设备节点strButton.nd
//proname="compatible"，给定要读取的属性名字
//out_string=str:返回读取到的属性值
//返回值:0，读取成功，负值，读取失败。
if(ret < 0) {
printk("key0 node: Failed to get compatible property\n");
return -EINVAL;
}
if (strcmp(str, "zgq,key")) {
printk("key0 node: Compatible match failed\n");
return -EINVAL;
}
/* 4、 根据设备树中的"key-gpio"属性，得到key0所使用的key0编号 */
strButton.button_gpio_number = of_get_named_gpio(strButton.nd, "key-gpio", 0);
//在key0节点中，key-gpio = <&gpiog 3 GPIO_ACTIVE_LOW>
//np=strButton.nd,指定的“设备节点”
//propname="key-gpio"，给定要读取的属性名字
//Index=0,给定的GPIO索引为0
//返回值：正值，获取到的GPIO编号；负值，失败。
if(strButton.button_gpio_number < 0) {
printk("can't get key-gpio");
return -EINVAL;
}
printk("key-gpio num = %d\r\n", strButton.button_gpio_number);
//打印结果为：“key-gpio num = 99“
//因为GPIO编号是从0开始的，GPIOG端口的序号是6，每个端口有16个IO口，因此GPIOI0的编号为6*16 + 3 = 99
return 0;
}
int Button_gpio_request(void)
{
int ret = 0;
/* 5.向gpio子系统申请使用“gpio编号” */
ret = gpio_request(strButton.button_gpio_number, "Button0");
//gpio=strButton.button_gpio_number，指定要申请的“gpio编号”
//label="Button"，给这个gpio引脚设置个名字为"Button"
//返回值：0，申请“gpio编号”成功;其他值，申请“gpio编号”失败；
if (ret) {
printk(KERN_ERR "Button: Failed to request key0\n");
return ret;
}
/* 6、设置PG3为输入模式*/
ret = gpio_direction_input(strButton.button_gpio_number);
//gpio=strButton.button_gpio_number,指定的“gpio编号”
if(ret < 0) {
printk("can't set gpio!\r\n");
}
return 0;
}
//函数功能：释放Button的gpio
void Button_free(void)
{
gpio_free(strButton.button_gpio_number);
}
//读取按键的值
int Read_Button(void)
{
int value;
u8 ch;
ch=0;
if (gpio_get_value(strButton.button_gpio_number) == 0) ch=1;
mdelay(150);//延时150毫秒
if (gpio_get_value(strButton.button_gpio_number) == 0) ch=(u8)(ch<<1);
if(ch==0x02)
{ /* Button按下 */
value=BUTTON_VALUE; /* 有效的按键值 */
}
else
{
value=INVABUTTON; /* 无效的按键值 */
}
return value;
}
6、添加“Button.h”
#ifndef __BUTTON_H
#define __BUTTON_H
#include <linux/types.h>
/*
数据类型重命名
使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
*/
#include <linux/of.h> //使能device_node结构
#define BUTTON_VALUE 1 /* 按键值 */
#define INVABUTTON 0 /* 无效的按键值 */
struct Button_dev{
struct device_node *nd; /*设备节点*/
int button_gpio_number; /*Button所使用的GPIO编号*/
};
extern struct Button_dev strButton;
extern int Get_gpio_Button_num(void);
extern int Button_gpio_request(void);
extern void Button_free(void);
extern int Read_Button(void);
#endif
7、添加“Button_drv.c”
#include "Button_drv.h"
#include "Button.h"
#include <linux/types.h>
//数据类型重命名
//使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
//使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
#include <linux/ide.h>
//使能copy_from_user(),copy_to_user()
#include <linux/module.h>
//使能ButtonDriver_init(),ButtonDriver_exit()
#include <linux/gpio.h>
//使能gpio_request(),gpio_free(),gpio_direction_input(),
//gpio_direction_output(),gpio_get_value(),gpio_set_value()
#include <linux/spinlock.h>
//使能DEFINE_SPINLOCK()，spin_lock_init(),spin_lock(),spin_trylock(),spin_is_locked()
//spin_lock_irq(),spin_unlock_irq(),spin_lock_irqsave(),spin_unlock_irqrestore()
#define ButtonDriver_CNT 1 //定义设备数量为1
#define ButtonDriver_NAME "ButtonDriver" //定义设备的名字
struct ButtonDriver_dev strButtonDriver;
/* 打开设备 */
static int ButtonDriver_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
/*通过判断原子变量的值来检查Button有没有被别的应用使用*/
if (!atomic_dec_and_test(&strButtonDriver.lock))
{
//当strButtonDriver.lock.counter=1时，atomic_dec_and_test()返回1
//从strButtonDriver.lock.counter减1，如果结果为0就返回1，否则返回0;
atomic_inc(&strButtonDriver.lock);/*小于0的话就加1,使其原子变量等于0*/
return -EBUSY; /* Button被使用，返回忙*/
}
filp->private_data = &strButtonDriver; /*设置私有数据*/
printk("ButtonDriver_open!\r\n");
return 0;
}
/* 从设备读取数据，保存到首地址为buf的数据块中，长度为cnt个字节 */
//file结构指针变量flip表示要打开的设备文件
//buf表示用户数据块的首地址
//cnt表示用户数据的长度，单位为字节
//loff_t结构指针变量offt表示“相对于文件首地址的偏移”
static ssize_t ButtonDriver_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
int ret = 0;
int value;
value=Read_Button();//读取按键的值
ret = copy_to_user(buf, &value, sizeof(value));
//将value拷贝到buf[]中
return ret;
}
/* 向设备写数据，将数据块首地址为buf的数据，长度为cnt个字节，发送给用户 */
//file结构指针变量flip表示要打开的设备文件
//buf表示用户数据块的首地址
//cnt表示用户数据的长度，单位为字节
//loff_t结构指针变量offt表示“相对于文件首地址的偏移”
static ssize_t ButtonDriver_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
return 0;
}
/* 关闭/释放设备 */
static int ButtonDriver_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct ButtonDriver_dev *dev = filp->private_data;
atomic_inc(&dev->lock);
/*关闭驱动文件的时候释放原子变量，便于其它线程使用*/
printk("ButtonDriver_release!\r\n");
return 0;
}
/*声明file_operations结构变量MyCharDevice_fops*/
/*它是指向设备的操作函数集合变量*/
const struct file_operations ButtonDriver_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = ButtonDriver_open,
.read = ButtonDriver_read,
.write = ButtonDriver_write,
.release = ButtonDriver_release,
};
/*驱动入口函数 */
static int __init ButtonDriver_init(void)
{
int ret;
strButtonDriver.lock = (atomic_t)ATOMIC_INIT(0);
/*初始化原子变量*/
atomic_set(&strButtonDriver.lock, 1);
/*原子变量初始值strButtonDriver.lock.counter=1*/
ret=Get_gpio_Button_num();//读引脚编号
if(ret < 0) return ret;
/* 1、申请“gpio编号”*/
ret=Button_gpio_request();//申请“gpio编号”
if(ret < 0) return ret;//向gpio子系统申请使用“gpio编号” 失败
/*2、申请设备号*/
strButtonDriver.major=0;
if(strButtonDriver.major)/*如果指定了主设备号*/
{
strButtonDriver.devid = MKDEV(strButtonDriver.major, 0);
//输入参数strButtonDriver.major为“主设备号”
//输入参数0为“次设备号”，大部分驱动次设备号都选择0
//将strButtonDriver.major左移20位，再与0相或，就得到“Linux设备号”
ret=register_chrdev_region( strButtonDriver.devid,\
ButtonDriver_CNT, \
ButtonDriver_NAME );
//strButtonDriver.devid表示起始设备号
//ButtonDriver_CNT表示次设备号的数量
//ButtonDriver_NAME表示设备名
if(ret < 0)
goto free_gpio;
}
else
{ /* 没有定义设备号 */
ret=alloc_chrdev_region( &strButtonDriver.devid,\
0, \
ButtonDriver_CNT,\
ButtonDriver_NAME);
/* 申请设备号 */
//strButtonDriver.devid：保存申请到的设备号
//0：次设备号的起始地址
//ButtonDriver_CNT：要申请的次设备号数量；
//ButtonDriver_NAME：表示“设备名字”
if(ret < 0)
goto free_gpio;
strButtonDriver.major = MAJOR(strButtonDriver.devid);
/* 获取分配号的主设备号 */
//输入参数strButtonDriver.devid为“Linux设备号”
//将strButtonDriver.devid右移20位得到“主设备号”
strButtonDriver.minor = MINOR(strButtonDriver.devid);
/* 获取分配号的次设备号 */
//输入参数strButtonDriver.devid为“Linux设备号”
//将strButtonDriver.devid与0xFFFFF相与后得到“次设备号”
}
/*3、注册字符设备*/
strButtonDriver.cdev.owner = THIS_MODULE;
//使用THIS_MODULE将owner指针指向当前这个模块
cdev_init(&strButtonDriver.cdev,&ButtonDriver_fops);
//注册字符设备，初始化“字符设备结构变量strButtonDriver.cdev”
//strButtonDriver.cdev是等待初始化的结构体变量
//ButtonDriver_fops就是字符设备文件操作函数集合
/*4、添加字符设备*/
ret=cdev_add(&strButtonDriver.cdev,strButtonDriver.devid,ButtonDriver_CNT);
//添加字符设备
/*&strButtonDriver.cdev表示指向要添加的字符设备，即字符设备结构strButtonDriver.cdev变量*/
//strButtonDriver.devid表示设备号
//ButtonDriver_CNT表示需要添加的设备数量
if(ret < 0 ) //添加字符设备失败
goto del_register;
printk("dev id major = %d,minor = %d\r\n", strButtonDriver.major, strButtonDriver.minor);
printk("ButtonDriver_init is ok!!!\r\n");
/*5、自动创建设备节点 */
strButtonDriver.class =class_create(THIS_MODULE, ButtonDriver_NAME);
if (IS_ERR(strButtonDriver.class)){
goto del_cdev;
}
/*6、创建设备 */
strButtonDriver.device = device_create(strButtonDriver.class, NULL, strButtonDriver.devid, NULL, ButtonDriver_NAME);
//创建设备
//设备要创建在strButtonDriver.class类下面
//NULL表示没有父设备
//strButtonDriver.devid是设备号;
//参数drvdata=NULL，设备没有使用数据
//ButtonDriver_NAME是设备名字
//如果设置fmt=ButtonDriver_NAME 的话，就会生成/dev/ButtonDriver_NAME设备文件。
//返回值就是创建好的设备。
if (IS_ERR(strButtonDriver.device)){
goto destroy_class;
}
return 0;
destroy_class:
class_destroy(strButtonDriver.class);
//删除类
//strButtonDriver.class就是要删除的类
del_cdev:
cdev_del(&strButtonDriver.cdev);
//删除字符设备
//&strButtonDriver.cdev表示指向需要删除的字符设备，即字符设备结构strButtonDriver.cdev变量
del_register:
unregister_chrdev_region(strButtonDriver.devid, ButtonDriver_CNT);
/* 释放设备号 */
//strButtonDriver.devid：需要释放的起始设备号
//ButtonDriver_CNT：需要释放的次设备号数量；
free_gpio://申请设备号失败
/*释放gpio编号*/
Button_free();
return -EIO;
}
/*驱动出口函数 */
static void __exit ButtonDriver_exit(void)
{
/*1、删除字符设备*/
cdev_del(&strButtonDriver.cdev);
/*删除字符设备*/
/*&strButtonDriver.cdev表示指向需要删除的字符设备，即字符设备结构&strButtonDriver.cdev变量*/
/*2、 释放设备号 */
unregister_chrdev_region(strButtonDriver.devid, ButtonDriver_CNT);
/*释放设备号 */
//strButtonDriver.devid：需要释放的起始设备号
//ButtonDriver_CNT：需要释放的次设备号数;
/*3、 删除设备 */
device_destroy(strButtonDriver.class, strButtonDriver.devid);
//删除创建的设备
//strButtonDriver.class是要删除的设备所处的类
//strButtonDriver.devid是要删除的设备号
/*4、删除类*/
class_destroy(strButtonDriver.class);
//删除类
//strButtonDriver.class就是要删除的类
/*5、释放gpio编号*/
Button_free();
}
module_init(ButtonDriver_init);
//指定ButtonDriver_init()为驱动入口函数
module_exit(ButtonDriver_exit);
//指定ButtonDriver_exit()为驱动出口函数
MODULE_AUTHOR("Zhanggong");//添加作者名字
MODULE_LICENSE("GPL");//LICENSE采用“GPL协议”
MODULE_INFO(intree,"Y");
//去除显示“loading out-of-tree module taints kernel.”
8、添加“Button_drv.h”
#ifndef __BUTTON_DRIVER_H
#define __BUTTON_DRIVER_H
#include <linux/types.h>
/*
数据类型重命名
使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
*/
#include <linux/cdev.h> //使能cdev结构
#include <linux/cdev.h> //使能class结构和device结构
struct ButtonDriver_dev{
dev_t devid; /*声明32位变量devid用来给保存设备号*/
int major; /*主设备号*/
int minor; /*次设备号*/
struct cdev cdev; /*字符设备结构变量cdev */
struct class *class; /*类*/
struct device *device; /*设备*/
atomic_t lock; /*原子变量*/
};
extern struct ButtonDriver_dev strButtonDriver;
#endif
9、添加“LED.c”
#include "LED.h"
#include <linux/gpio.h>
//使能gpio_request(),gpio_free(),gpio_direction_input(),
//使能gpio_direction_output(),gpio_get_value(),gpio_set_value()
#include <linux/of_gpio.h>
//使能of_gpio_named_count(),of_gpio_count(),of_get_named_gpio()
struct MyLED_dev strMyLED;
int Get_gpio_led_num(void);
int led_GPIO_request(void);
void MyLED_free(void);
void led_switch(u8 sta);
int Get_gpio_led_num(void)
{
int ret = 0;
const char *str;
/* 设置LED所使用的GPIO */
/* 1、获取设备节点：strMyLED */
strMyLED.nd = of_find_node_by_path("/gpio_led");
//path="/gpio_led，使用“全路径的节点名“在“stm32mp157d-atk.dts“中查找节点“gpio_led”
//返回值:返回找到的节点，如果为NULL，表示查找失败。
if(strMyLED.nd == NULL) {
printk("gpio_led node not find!\r\n");
return -EINVAL;
}
/* 2.读取status属性 */
ret = of_property_read_string(strMyLED.nd, "status", &str);
//在gpio_led节点中，status = "okay";
//指定的设备节点strMyLED.nd
//proname="status"，给定要读取的属性名字
//out_string=str:返回读取到的属性值
//返回值:0，读取成功，负值，读取失败。
if(ret < 0) return -EINVAL;
if (strcmp(str, "okay")) return -EINVAL;
//strcmp(s1,s2),当s1<s2时，返回值为负数
//strcmp(s1,s2),当s1>2时，返回值为正数
//strcmp(s1,s2),当s1=s2时，返回值为0
/* 3、获取compatible属性值并进行匹配 */
ret = of_property_read_string(strMyLED.nd, "compatible", &str);
//在gpio_led节点中，compatible = "zgq,led";
//指定的设备节点strMyLED.nd
//proname="compatible"，给定要读取的属性名字
//out_string=str:返回读取到的属性值
//返回值:0，读取成功，负值，读取失败。
if(ret < 0) {
printk("gpio_led node: Failed to get compatible property\n");
return -EINVAL;
}
if (strcmp(str, "zgq,led")) {
printk("gpio_led node: Compatible match failed\n");
return -EINVAL;
}
/* 4、 根据设备树中的"led-gpio"属性，得到LED所使用的LED编号 */
strMyLED.led_gpio_number = of_get_named_gpio(strMyLED.nd, "led-gpio", 0);
//在gpio_led节点中，led-gpio = <&gpioi 0 GPIO_ACTIVE_LOW>
//np=strMyLED.nd,指定的“设备节点”
//propname="led-gpio"，给定要读取的属性名字
//Index=0,给定的GPIO索引为0
//返回值：正值，获取到的GPIO编号；负值，失败。
if(strMyLED.led_gpio_number < 0) {
printk("can't get led-gpio");
return -EINVAL;
}
printk("led-gpio num = %d\r\n", strMyLED.led_gpio_number);
//打印结果为：“led-gpio num = 128“
//因为GPIO编号是从0开始的，GPIOI端口的序号是8，每个端口有16个IO口，因此GPIOI0的编号为8*16=128
return 0;
}
int led_GPIO_request(void)
{
int ret = 0;
/* 5.向gpio子系统申请使用“gpio编号” */
ret = gpio_request(strMyLED.led_gpio_number, "LED-GPIO");
//gpio=strMyLED.led_gpio_number，指定要申请的“gpio编号”
//Iabel="LED-GPIO"，给这个gpio引脚设置个名字为"LED-GPIO"
//返回值：0，申请“gpio编号”成功;其他值，申请“gpio编号”失败；
if (ret) {
printk(KERN_ERR "strMyLED: Failed to request led-gpio\n");
return ret;
}
/* 6、设置PI0为输出，并且输出高电平，默认关闭LED灯 */
ret = gpio_direction_output(strMyLED.led_gpio_number, 1);
//gpio=strMyLED.led_gpio_number,指定的“gpio编号”，这里是128，对应的是GI0引脚
//value=1，设置引脚输出高电平
//返回值：0，设置“引脚输出为vakued的值”成功;负值，设置“引脚输出为vakued的值”失败。
if(ret < 0) {
printk("can't set gpio!\r\n");
}
return 0;
}
//函数功能：释放MyLED的gpio
void MyLED_free(void)
{
gpio_free(strMyLED.led_gpio_number);
}
void led_switch(u8 sta)
{
if(sta == LEDON) {
gpio_set_value(strMyLED.led_gpio_number, 0); /* 打开LED灯 */
}
else if(sta == LEDOFF) {
gpio_set_value(strMyLED.led_gpio_number, 1); /* 关闭LED灯 */
}
}
10、添加“LED.h”
#ifndef __LED_H
#define __LED_H
#include <linux/types.h>
/*
数据类型重命名
使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
*/
#include <linux/of.h> //使能device_node结构
#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 */
struct MyLED_dev{
struct device_node *nd; /*设备节点*/
int led_gpio_number; /*led所使用的GPIO编号*/
};
extern struct MyLED_dev strMyLED;
extern int Get_gpio_led_num(void);
extern int led_GPIO_request(void);
extern void MyLED_free(void);
extern void led_switch(u8 sta);
#endif
11、添加“LED_drv.c”
#include "LED_drv.h"
#include "LED.h"
#include <linux/types.h>
//数据类型重命名
//使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
//使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
#include <linux/ide.h>
//使能copy_from_user(),copy_to_user()
#include <linux/module.h>
//使能LEDDriver_init(),LEDDriver_exit()
#include <linux/gpio.h>
//使能gpio_request(),gpio_free(),gpio_direction_input(),
//gpio_direction_output(),gpio_get_value(),gpio_set_value()
#define LEDDriver_CNT 1 //定义设备数量为1
#define LEDDriver_NAME "LEDDriver" //定义设备的名字
struct LEDDriver_dev strLEDDriver;
/* 打开设备 */
static int LEDDriver_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
/*通过判断原子变量的值来检查LED有没有被别的应用使用*/
if (!atomic_dec_and_test(&strLEDDriver.lock))
{
//当strLEDDriver.lock.counter=1时，atomic_dec_and_test()返回1
//从strLEDDriver.lock.counter减1，如果结果为0就返回1，否则返回0;
atomic_inc(&strLEDDriver.lock);/*小于0的话就加1,使其原子变量等于0*/
return -EBUSY; /* LED被使用，返回忙*/
}
filp->private_data = &strLEDDriver; /*设置私有数据*/
printk("LEDDriver_open!\r\n");
return 0;
}
/* 从设备读取数据，保存到首地址为buf的数据块中，长度为cnt个字节 */
//file结构指针变量flip表示要打开的设备文件
//buf表示用户数据块的首地址
//cnt表示用户数据的长度，单位为字节
//loff_t结构指针变量offt表示“相对于文件首地址的偏移”
static ssize_t LEDDriver_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
return 0;
}
/* 向设备写数据，将数据块首地址为buf的数据，长度为cnt个字节，发送给用户 */
//file结构指针变量flip表示要打开的设备文件
//buf表示用户数据块的首地址
//cnt表示用户数据的长度，单位为字节
//loff_t结构指针变量offt表示“相对于文件首地址的偏移”
static ssize_t LEDDriver_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
int ret = 0;
unsigned char databuf[1];
unsigned char ledstat;
ret = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
//将buf[]中的前cnt个字节拷贝到databuf[]中
if(ret <0){
printk("kernel write failed!\r\n");
ret = -EFAULT;
}
ledstat = databuf[0];/*获取到应用传递进来的开关灯状态*/
led_switch(ledstat);/*执行开灯或执行关灯*/
return ret;
}
/* 关闭/释放设备 */
static int LEDDriver_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct LEDDriver_dev *dev = filp->private_data;
atomic_inc(&dev->lock);
/*关闭驱动文件的时候释放原子变量，便于其它线程使用*/
printk("LEDDriver_release!\r\n");
return 0;
}
/*声明file_operations结构变量MyCharDevice_fops*/
/*它是指向设备的操作函数集合变量*/
const struct file_operations LEDDriver_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = LEDDriver_open,
.read = LEDDriver_read,
.write = LEDDriver_write,
.release = LEDDriver_release,
};
/*驱动入口函数 */
static int __init LEDDriver_init(void)
{
int ret;
strLEDDriver.lock = (atomic_t)ATOMIC_INIT(0);
/*初始化原子变量*/
atomic_set(&strLEDDriver.lock, 1);
/*原子变量初始值strLEDDriver.lock.counter=1*/
ret=Get_gpio_led_num();//读引脚编号
if(ret < 0) return ret;
/* 1、申请“gpio编号”*/
ret=led_GPIO_request();//申请“gpio编号”
if(ret < 0) return ret;//向gpio子系统申请使用“gpio编号” 失败
/*2、申请设备号*/
strLEDDriver.major=0;
if(strLEDDriver.major)/*如果指定了主设备号*/
{
strLEDDriver.devid = MKDEV(strLEDDriver.major, 0);
//输入参数strLEDDriver.major为“主设备号”
//输入参数0为“次设备号”，大部分驱动次设备号都选择0
//将strLEDDriver.major左移20位，再与0相或，就得到“Linux设备号”
ret=register_chrdev_region( strLEDDriver.devid,\
LEDDriver_CNT, \
LEDDriver_NAME );
//strLEDDriver.devid表示起始设备号
//LEDDriver_CNT表示次设备号的数量
//LEDDriver_NAME表示设备名
if(ret < 0)
goto free_gpio;
}
else
{ /* 没有定义设备号 */
ret=alloc_chrdev_region( &strLEDDriver.devid,\
0, \
LEDDriver_CNT,\
LEDDriver_NAME);
/* 申请设备号 */
//strLEDDriver.devid：保存申请到的设备号
//0：次设备号的起始地址
//LEDDriver_CNT：要申请的次设备号数量；
//LEDDriver_NAME：表示“设备名字”
if(ret < 0)
goto free_gpio;
strLEDDriver.major = MAJOR(strLEDDriver.devid);
/* 获取分配号的主设备号 */
//输入参数strLEDDriver.devid为“Linux设备号”
//将strLEDDriver.devid右移20位得到“主设备号”
strLEDDriver.minor = MINOR(strLEDDriver.devid);
/* 获取分配号的次设备号 */
//输入参数strLEDDriver.devid为“Linux设备号”
//将strLEDDriver.devid与0xFFFFF相与后得到“次设备号”
}
/*3、注册字符设备*/
strLEDDriver.cdev.owner = THIS_MODULE;
//使用THIS_MODULE将owner指针指向当前这个模块
cdev_init(&strLEDDriver.cdev,&LEDDriver_fops);
//注册字符设备，初始化“字符设备结构变量strLEDDriver.cdev”
//strLEDDriver.cdev是等待初始化的结构体变量
//LEDDriver_fops就是字符设备文件操作函数集合
/*4、添加字符设备*/
ret=cdev_add(&strLEDDriver.cdev,strLEDDriver.devid,LEDDriver_CNT);
//添加字符设备
/*&strLEDDriver.cdev表示指向要添加的字符设备，即字符设备结构strLEDDriver.cdev变量*/
//strLEDDriver.devid表示设备号
//LEDDriver_CNT表示需要添加的设备数量
if(ret < 0 ) //添加字符设备失败
goto del_register;
printk("dev id major = %d,minor = %d\r\n", strLEDDriver.major, strLEDDriver.minor);
printk("LEDDriver_init is ok!!!\r\n");
/*5、自动创建设备节点 */
strLEDDriver.class =class_create(THIS_MODULE, LEDDriver_NAME);
if (IS_ERR(strLEDDriver.class)){
goto del_cdev;
}
/*6、创建设备 */
strLEDDriver.device = device_create(strLEDDriver.class, NULL, strLEDDriver.devid, NULL, LEDDriver_NAME);
//创建设备
//设备要创建在strLEDDriver.class类下面
//NULL表示没有父设备
//strLEDDriver.devid是设备号;
//参数drvdata=NULL，设备没有使用数据
//LEDDriver_NAME是设备名字
//如果设置fmt=LEDDriver_NAME 的话，就会生成/dev/LEDDriver_NAME设备文件。
//返回值就是创建好的设备。
if (IS_ERR(strLEDDriver.device)){
goto destroy_class;
}
return 0;
destroy_class:
class_destroy(strLEDDriver.class);
//删除类
//strLEDDriver.class就是要删除的类
del_cdev:
cdev_del(&strLEDDriver.cdev);
//删除字符设备
//&strLEDDriver.cdev表示指向需要删除的字符设备，即字符设备结构strLEDDriver.cdev变量
del_register:
unregister_chrdev_region(strLEDDriver.devid, LEDDriver_CNT);
/* 释放设备号 */
//strLEDDriver.devid：需要释放的起始设备号
//LEDDriver_CNT：需要释放的次设备号数量；
free_gpio://申请设备号失败
/*释放gpio编号*/
MyLED_free();
return -EIO;
}
/*驱动出口函数 */
static void __exit LEDDriver_exit(void)
{
/*1、删除字符设备*/
cdev_del(&strLEDDriver.cdev);
/*删除字符设备*/
/*&strLEDDriver.cdev表示指向需要删除的字符设备，即字符设备结构&strLEDDriver.cdev变量*/
/*2、 释放设备号 */
unregister_chrdev_region(strLEDDriver.devid, LEDDriver_CNT);
/*释放设备号 */
//strLEDDriver.devid：需要释放的起始设备号
//LEDDriver_CNT：需要释放的次设备号数;
/*3、 删除设备 */
device_destroy(strLEDDriver.class, strLEDDriver.devid);
//删除创建的设备
//strLEDDriver.class是要删除的设备所处的类
//strLEDDriver.devid是要删除的设备号
/*4、删除类*/
class_destroy(strLEDDriver.class);
//删除类
//strLEDDriver.class就是要删除的类
/*5、释放gpio编号*/
MyLED_free();
}
module_init(LEDDriver_init);
//指定LEDDriver_init()为驱动入口函数
module_exit(LEDDriver_exit);
//指定LEDDriver_exit()为驱动出口函数
MODULE_AUTHOR("Zhanggong");//添加作者名字
MODULE_LICENSE("GPL");//LICENSE采用“GPL协议”
MODULE_INFO(intree,"Y");
//去除显示“loading out-of-tree module taints kernel.”
12、添加“LED_drv.h”
#ifndef __LED_DRIVER_H
#define __LED_DRIVER_H
#include <linux/types.h>
/*
数据类型重命名
使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
*/
#include <linux/cdev.h>
//使能cdev结构
//使能class结构和device结构
struct LEDDriver_dev{
dev_t devid; /*声明32位变量devid用来给保存设备号*/
int major; /*主设备号*/
int minor; /*次设备号*/
struct cdev cdev; /*字符设备结构变量cdev */
struct class *class; /*类*/
struct device *device; /*设备*/
atomic_t lock; /*原子变量*/
};
extern struct LEDDriver_dev strLEDDriver;
#endif
13、添加ButtonLED_APP.c
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include <unistd.h>
//Linux系统编程下用到的延时函数
//使能usleep(),sleep()
//#include <delay.h>
//Linux内核中用到的延时函数
//使能ndelay()，udelay()，mdelay()
#define KEY0VALUE 1 /* 按键值 */
#define INVAKEY 0 /* 无效的按键值 */
#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 */
/*
参数argc: argv[]数组元素个数
参数argv[]:是一个指针数组
返回值: 0 成功;其他 失败
./ButtonLED_APP /dev/MyButton /dev/MyLED
*/
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd_button;
int fd_led;
int retvalue;
int keyvalue;
int status;
/* 1. 判断参数 */
if(argc != 3)
{
printf("Error Usage!\r\n");
return -1;
}
//argv[]是指向输入参数“./ButtonLED_APP /dev/MyButton /dev/MyLED”
/* 2. 打开文件 */
fd_button = open(argv[1], O_RDWR);
//如果打开“/dev/MyButton”文件成功，则fd_button为“文件描述符”,argv[1]="/dev/MyButton"
if(fd_button < 0)
{
printf("Can't open file %s\r\n", argv[1]);
return -1;
}
fd_led = open(argv[2], O_RDWR);
//如果打开“/dev/MyLED”文件成功，则fd_led为“文件描述符”,argv[2]=“/dev/MyLED”
if(fd_led < 0)
{
printf("Can't open file %s\r\n", argv[2]);
return -1;
}
/* 3. 读文件 */
while(1)
{
read(fd_button, &keyvalue, sizeof(keyvalue));
if (keyvalue == KEY0VALUE)
{
//如果按键按下
printf("KEY0 Press, value = %#X\r\n", keyvalue);/* 按下 */
status = LEDON;
write(fd_led, &status, 1);
}
else
{
//如果按键松开
status = LEDOFF;
write(fd_led, &status, 1);
//file结构指针变量fd_led表示要打开的设备文件
//buf=&status表示用户数据块的首地址
//cnt=1表示用户数据的长度，单位为字节
}
}
/* 关闭设备 */
retvalue = close(fd_button);
//fd_button表示要关闭的“文件描述符”
//返回值等于0表示关闭成功
//返回值小于0表示关闭失败
if(retvalue < 0)
{
printf("Can't close file %s\r\n", argv[1]);
return -1;
}
retvalue = close(fd_led);
//fd_led表示要关闭的“文件描述符”
//返回值等于0表示关闭成功
//返回值小于0表示关闭失败
if(retvalue < 0)
{
printf("Can't close file %s\r\n", argv[2]);
return -1;
}
return 0;
}
12、添加“Makefile”
#Linux一个Makefile编译多个内核驱动
KERNELDIR := /home/zgq/linux/atk-mp1/linux/my_linux/linux-5.4.31
#使用“:=”将其后面的字符串赋值给KERNELDIR
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
#采用“shell pwd”获取当前打开的路径
#使用“$(变量名)”引用“变量的值”
MyAPP := ButtonLED_APP
obj-m := MyButton.o MyLED.o
MyButton-y := Button_drv.o Button.o
MyLED-y := LED_drv.o LED.o
CC := arm-none-linux-gnueabihf-gcc
drv:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
app:
$(CC) $(MyAPP).c -o $(MyAPP)
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
rm $(MyAPP)
install:
sudo cp *.ko $(MyAPP) /home/zgq/linux/nfs/rootfs/lib/modules/5.4.31/ -f
13、创建“c_cpp_properties.json” 的文件
按下“Ctrl+Shift+P”,打开VSCode控制台，然后输入“C/C++:Edit Configurations(JSON)”,打开以后会自动在“.vscode ”目录下生成一个名为“c_cpp_properties.json” 的文件，修改c_cpp_properties.json内容如下所示:
{
"configurations": [
{
"name": "Linux",
"includePath": [
"${workspaceFolder}/**",
"/home/zgq/linux/atk-mp1/linux/my_linux/linux-5.4.31",
"/home/zgq/linux/Linux_Drivers/Button_LED",
"/home/zgq/linux/atk-mp1/linux/my_linux/linux-5.4.31/arch/arm/include",
"/home/zgq/linux/atk-mp1/linux/my_linux/linux-5.4.31/include",
"/home/zgq/linux/atk-mp1/linux/my_linux/linux-5.4.31/arch/arm/include/generated"
],
"defines": [],
"compilerPath": "/usr/bin/gcc",
"cStandard": "gnu11",
"cppStandard": "gnu++14",
"intelliSenseMode": "gcc-x64"
}
],
"version": 4
}
14、编译
输入“make clean回车”
输入“make drv回车”
输入“make app回车”
输入“make install回车”
输入“ls /home/zgq/linux/nfs/rootfs/lib/modules/5.4.31/ -l回车”查看是存在“ButtonLED_APP,MyButton.ko和MyLED.ko”
15、测试
启动开发板，从网络下载程序
输入“root”
输入“cd /lib/modules/5.4.31/回车”
切换到“/lib/modules/5.4.31/”目录
注意：“lib/modules/5.4.31/”在虚拟机中是位于“/home/zgq/linux/nfs/rootfs/”目录下，但在开发板中，却是位于根目录中。
输入“ls -l”查看“ButtonLED_APP,MyButton.ko和MyLED.ko”是否存在
输入“depmod”,驱动在第一次执行时，需要运行“depmod”
输入“modprobe MyButton.ko”，加载“MyButton.ko”模块
输入“modprobe MyLED.ko”，加载“MyLED.ko”模块
输入“lsmod”查看有哪些驱动在工作
输入“ls /dev/ButtonDriver -l回车”，发现节点文件“/dev/ButtonDriver”
输入“ls /dev/LEDDriver -l回车”，发现节点文件“/dev/LEDDriver”
输入“./ButtonLED_APP /dev/ButtonDriver /dev/LEDDriver回车”
按下按钮，等待串口输出“KEY0 Press, value = 0X1”，同时LED会亮。
