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本帖最后由 正点原子 于 2020-10-24 16:17 编辑
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第四十四章设备树下的LED驱动实验
上一章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,本章我们就开始第一个基于设备树的Linux驱动实验。本章在第四十二章实验的基础上完成,只是将其驱动开发改为设备树形式而已。
44.1 设备树LED驱动原理
在《第四十二章新字符设备驱动实验》中,我们直接在驱动文件newchrled.c中定义有关寄存器物理地址,然后使用io_remap函数进行内存映射,得到对应的虚拟地址,最后操作寄存器对应的虚拟地址完成对GPIO的初始化。本章我们在第四十二章实验基础上完成,本章我们使用设备树来向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(在第四十二章实验基础上完成),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。
44.2硬件原理图分析
本章实验硬件原理图参考8.3小节即可。
44.3实验程序编写
本实验对应的例程路径为:开发板光盘->2、Linux驱动例程->4_dtsled。
本章实验在四十二章实验的基础上完成,重点是将驱动改为基于设备树的.
44.3.1 修改设备树文件
在根节“/”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:
示例代码44.3.1.1 alphaled节点
- 1 alphaled {
- 2 #address-cells =<1>;
- 3 #size-cells =<1>;
- 4 compatible ="atkalpha-led";
- 5 status ="okay";
- 6 reg =< 0X020C406C0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */
- 7 0X020E00680X04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */
- 8 0X020E02F40X04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
- 9 0X0209C0000X04 /* GPIO1_DR_BASE */
- 10 0X0209C0040X04>; /* GPIO1_GDIR_BASE */
- 11};
复制代码
第2、3行,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)。
第4行,属性compatbile设置alphaled节点兼容性为“atkalpha-led”。
第5行,属性status设置状态为“okay”。
第6~10行,reg属性,非常重要!reg属性设置了驱动里面所要使用的寄存器物理地址,比如第6行的“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:
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,结果如图44.3.1.1所示:
图44.3.1.1 alphaled节点
如果没有“alphaled”节点的话请重点下面两点:
①、检查设备树修改是否成功,也就是alphaled节点是否为根节点“/”的子节点。
②、检查是否使用新的设备树启动的Linux内核。
可以进入到图44.3.1中的alphaled目录中,查看一下都有哪些属性文件,结果如图44.3.1.2所示:
图44.3.1.2 alphaled节点文件
大家可以查看一下compatible、status等属性值是否和我们设置的一致。
44.3.2 LED灯驱动程序编写
设备树准备好以后就可以编写驱动程序了,本章实验在第四十二章实验驱动文件newchrled.c的基础上修改而来。新建名为“4_dtsled”文件夹,然后在4_dtsled文件夹里面创建vscode工程,工作区命名为“dtsled”。工程创建好以后新建dtsled.c文件,在dtsled.c里面输入如下内容:
示例代码44.3.2.1 dtsled.c文件内容
- 1 #include <linux/types.h>
- 2 #include <linux/kernel.h>
- 3 #include <linux/delay.h>
- 4 #include <linux/ide.h>
- 5 #include <linux/init.h>
- 6 #include <linux/module.h>
- 7 #include <linux/errno.h>
- 8 #include <linux/gpio.h>
- 9 #include <linux/cdev.h>
- 10 #include <linux/device.h>
- 11 #include <linux/of.h>
- 12 #include <linux/of_address.h>
- 13 #include <asm/mach/map.h>
- 14 #include <asm/uaccess.h>
- 15 #include <asm/io.h>
- 16/***************************************************************
- 17 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
- 18文件名 : dtsled.c
- 19作者 : 左忠凯
- 20版本 : V1.0
- 21描述 : LED驱动文件。
- 22其他 : 无
- 23论坛 : <a href="www.openedv.com" target="_blank">www.openedv.com</a>
- 24日志 : 初版V1.0 2019/7/9 左忠凯创建
- 25 ***************************************************************/
- 26 #define DTSLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
- 27 #define DTSLED_NAME "dtsled" /* 名字 */
- 28 #define LEDOFF 0 /* 关灯 */
- 29 #define LEDON 1 /* 开灯 */
- 30
- 31/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
- 32staticvoid __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
- 33staticvoid __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
- 34staticvoid __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
- 35staticvoid __iomem *GPIO1_DR;
- 36staticvoid __iomem *GPIO1_GDIR;
- 37
- 38/* dtsled设备结构体 */
- 39struct dtsled_dev{
- 40 dev_t devid; /* 设备号 */
- 41struct cdev cdev; /* cdev */
- 42struct class *class; /* 类 */
- 43struct device *device; /* 设备 */
- 44int major; /* 主设备号 */
- 45int minor; /* 次设备号 */
- 46struct device_node *nd;/* 设备节点 */
- 47};
- 48
- 49struct dtsled_dev dtsled;/* led设备 */
- 50
- 51/*
- 52 * @description : LED打开/关闭
- 53 * @param - sta : LEDON(0) 打开LED,LEDOFF(1) 关闭LED
- 54 * @return : 无
- 55 */
- 56void led_switch(u8 sta)
- 57{
- 58 u32 val =0;
- 59if(sta == LEDON){
- 60 val = readl(GPIO1_DR);
- 61 val &=~(1<<3);
- 62 writel(val, GPIO1_DR);
- 63}elseif(sta == LEDOFF){
- 64 val = readl(GPIO1_DR);
- 65 val|=(1<<3);
- 66 writel(val, GPIO1_DR);
- 67}
- 68}
- 69
- 70/*
- 71 * @description : 打开设备
- 72 * @param – inode : 传递给驱动的inode
- 73 * @param – filp : 设备文件,file结构体有个叫做private_data的成员变量
- 74 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
- 75 * @return : 0 成功;其他失败
- 76 */
- 77staticint led_open(struct inode *inode,struct file *filp)
- 78{
- 79 filp->private_data =&dtsled;/* 设置私有数据 */
- 80return0;
- 81}
- 82
- 83/*
- 84 * @description : 从设备读取数据
- 85 * @param – filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
- 86 * @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区
- 87 * @param - cnt : 要读取的数据长度
- 88 * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移
- 89 * @return : 读取的字节数,如果为负值,表示读取失败
- 90 */
- 91static ssize_t led_read(struct file *filp,char __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
- 92{
- 93return0;
- 94}
- 95
- 96/*
- 97 * @description : 向设备写数据
- 98 * @param - filp : 设备文件,表示打开的文件描述符
- 99 * @param - buf : 要写给设备写入的数据
- 100 * @param - cnt : 要写入的数据长度
- 101 * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移
- 102 * @return : 写入的字节数,如果为负值,表示写入失败
- 103 */
- 104static ssize_t led_write(struct file *filp,constchar __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
- 105{
- 106int retvalue;
- 107unsignedchar databuf[1];
- 108unsignedchar ledstat;
- 109
- 110 retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
- 111if(retvalue <0){
- 112 printk("kernel write failed!\r\n");
- 113return-EFAULT;
- 114}
- 115
- 116 ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */
- 117
- 118if(ledstat == LEDON){
- 119 led_switch(LEDON); /* 打开LED灯 */
- 120}elseif(ledstat == LEDOFF){
- 121 led_switch(LEDOFF); /* 关闭LED灯 */
- 122}
- 123return0;
- 124}
- 125
- 126/*
- 127 * @description : 关闭/释放设备
- 128 * @param – filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
- 129 * @return : 0 成功;其他失败
- 130 */
- 131staticint led_release(struct inode *inode,struct file *filp)
- 132{
- 133return0;
- 134}
- 135
- 136/* 设备操作函数 */
- 137staticstruct file_operations dtsled_fops ={
- 138.owner = THIS_MODULE,
- 139.open = led_open,
- 140.read = led_read,
- 141.write = led_write,
- 142.release = led_release,
- 143};
- 144
- 145/*
- 146 * @description : 驱动入口函数
- 147 * @param : 无
- 148 * @return : 无
- 149 */
- 150staticint __init led_init(void)
- 151{
- 152 u32 val =0;
- 153int ret;
- 154 u32 regdata[14];
- 155constchar*str;
- 156struct property *proper;
- 157
- 158/* 获取设备树中的属性数据 */
- 159/* 1、获取设备节点:alphaled */
- 160 dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled");
- 161if(dtsled.nd ==NULL){
- 162 printk("alphaled node not find!\r\n");
- 163return-EINVAL;
- 164}else{
- 165 printk("alphaled node find!\r\n");
- 166}
- 167
- 168/* 2、获取compatible属性内容 */
- 169 proper = of_find_property(dtsled.nd,"compatible",NULL);
- 170if(proper ==NULL){
- 171 printk("compatible property find failed\r\n");
- 172}else{
- 173 printk("compatible = %s\r\n",(char*)proper->value);
- 174}
- 175
- 176/* 3、获取status属性内容 */
- 177 ret = of_property_read_string(dtsled.nd,"status",&str);
- 178if(ret <0){
- 179 printk("status read failed!\r\n");
- 180}else{
- 181 printk("status = %s\r\n",str);
- 182}
- 183
- 184/* 4、获取reg属性内容 */
- 185 ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd,"reg", regdata,10);
- 186if(ret <0){
- 187 printk("reg property read failed!\r\n");
- 188}else{
- 189 u8 i =0;
- 190 printk("reg data:\r\n");
- 191for(i =0; i <10; i++)
- 192 printk("%#X ", regdata);
- 193 printk("\r\n");
- 194}
- 195
- 196/* 初始化LED */
- 197 #if0
- 198/* 1、寄存器地址映射 */
- 199 IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0], regdata[1]);
- 200 SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2], regdata[3]);
- 201 SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4], regdata[5]);
- 202 GPIO1_DR = ioremap(regdata[6], regdata[7]);
- 203 GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8], regdata[9]);
- 204 #else
- 205 IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd,0);
- 206 SW_MUX_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd,1);
- 207 SW_PAD_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd,2);
- 208 GPIO1_DR = of_iomap(dtsled.nd,3);
- 209 GPIO1_GDIR = of_iomap(dtsled.nd,4);
- 210 #endif
- 211
- 212/* 2、使能GPIO1时钟 */
- 213 val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
- 214 val &=~(3<<26);/* 清楚以前的设置 */
- 215 val |=(3<<26);/* 设置新值 */
- 216 writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
- 217
- 218/* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能,将其复用为
- 219 * GPIO1_IO03,最后设置IO属性。
- 220 */
- 221 writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
- 222
- 223/* 寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性 */
- 224 writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);
- 225
- 226/* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */
- 227 val = readl(GPIO1_GDIR);
- 228 val &=~(1<<3);/* 清除以前的设置 */
- 229 val |=(1<<3);/* 设置为输出 */
- 230 writel(val, GPIO1_GDIR);
- 231
- 232/* 5、默认关闭LED */
- 233 val = readl(GPIO1_DR);
- 234 val |=(1<<3);
- 235 writel(val, GPIO1_DR);
- 236
- 237/* 注册字符设备驱动 */
- 238/* 1、创建设备号 */
- 239if(dtsled.major){ /* 定义了设备号 */
- 240 dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major,0);
- 241 register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
- 242}else{/* 没有定义设备号 */
- 243 alloc_chrdev_region(&dtsled.devid,0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);/* 申请设备号 */
- 244 dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);/* 获取分配号的主设备号 */
- 245 dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);/* 获取分配号的次设备号 */
- 246}
- 247 printk("dtsled major=%d,minor=%d\r\n",dtsled.major, dtsled.minor);
- 248
- 249/* 2、初始化cdev */
- 250 dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
- 251 cdev_init(&dtsled.cdev,&dtsled_fops);
- 252
- 253/* 3、添加一个cdev */
- 254 cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);
- 255
- 256/* 4、创建类 */
- 257 dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
- 258if(IS_ERR(dtsled.class)){
- 259return PTR_ERR(dtsled.class);
- 260}
- 261
- 262/* 5、创建设备 */
- 263 dtsled.device = device_create(dtsled.class,NULL, dtsled.devid,NULL, DTSLED_NAME);
- 264if(IS_ERR(dtsled.device)){
- 265return PTR_ERR(dtsled.device);
- 266}
- 267
- 268return0;
- 269}
- 270
- 271/*
- 272 * @description : 驱动出口函数
- 273 * @param : 无
- 274 * @return : 无
- 275 */
- 276staticvoid __exit led_exit(void)
- 277{
- 278/* 取消映射 */
- 279 iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
- 280 iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
- 281 iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
- 282 iounmap(GPIO1_DR);
- 283 iounmap(GPIO1_GDIR);
- 284
- 285/* 注销字符设备驱动 */
- 286 cdev_del(&dtsled.cdev);/* 删除cdev */
- 287 unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT);/*注销设备号*/
- 288
- 289 device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
- 290 class_destroy(dtsled.class);
- 291}
- 292
- 293 module_init(led_init);
- 294 module_exit(led_exit);
- 295 MODULE_LICENSE("GPL");
- 296 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
复制代码
dtsled.c文件中的内容和第四十二章的newchrled.c文件中的内容基本一样,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。
第46行,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。
第160~166行,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。
第169~174行,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。
第177~182行,通过of_property_read_string函数获取alphaled节点的status属性值。
第185~194行,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。第192行将获取到的reg属性值依次输出到终端上。
第199~203行,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。
第205~209行,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。
44.3.3 编写测试APP
本章直接使用第四十二章的测试APP,将上一章的ledApp.c文件复制到本章实验工程下即可。
44.4 运行测试
44.4.1 编译驱动程序和测试APP
1、编译驱动程序
编写Makefile文件,本章实验的Makefile文件和第四十章实验基本一样,只是将obj-m变量的值改为dtsled.o,Makefile内容如下所示:
示例代码44.4.1.1 Makefile文件
- 1 KERNELDIR:= /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
- ......
- 4 obj-m := dtsled.o.o
- ......
- 11 clean:
- 12$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
复制代码
第4行,设置obj-m变量的值为dtsled.o。
输入如下命令编译出驱动模块文件:
编译成功以后就会生成一个名为“dtsled.ko”的驱动模块文件。
2、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
复制代码
编译成功以后就会生成ledApp这个应用程序。
44.4.2 运行测试
将上一小节编译出来的dtsled.ko和ledApp这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中,重启开发板,进入到目录lib/modules/4.1.15中,输入如下命令加载dtsled.ko驱动模块:
- depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
- modprobe dtsled.ko //加载驱动
复制代码
驱动加载成功以后会在终端中输出一些信息,如图44.4.2.1所示:
图44.4.2.1 驱动加载成功以后输出的信息
从图44.4.2.1可以看出,alpahled这个节点找到了,并且compatible属性值为“atkalpha-led”,status属性值为“okay”,reg属性的值为“0X20C406C 0X4 0X20E0068 0X4 0X20E02F4 0X4 0X209C000 0X4 0X209C004 0X4”,这些都和我们设置的设备树一致。
驱动加载成功以后就可以使用ledApp软件来测试驱动是否工作正常,输入如下命令打开LED灯:
- ./ledApp /dev/dtsled 1 //打开LED灯
复制代码
输入上述命令以后观察I.MX6U-ALPHA开发板上的红色LED灯是否点亮,如果点亮的话说明驱动工作正常。在输入如下命令关闭LED灯:
- ./ledApp /dev/dtsled 0 //关闭LED灯
复制代码
输入上述命令以后观察I.MX6U-ALPHA开发板上的红色LED灯是否熄灭。如果要卸载驱动的话输入如下命令即可:
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