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本帖最后由 正点原子 于 2020-10-26 11:52 编辑
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第五十六章Linux自带的LED灯驱动实验
前面我们都是自己编写LED灯驱动,其实像LED灯这样非常基础的设备驱动,Linux内核已经集成了。Linux内核的LED灯驱动采用platform框架,因此我们只需要按照要求在设备树文件中添加相应的LED节点即可,本章我们就来学习如何使用Linux内核自带的LED驱动来驱动I.MX6U-ALPHA开发板上的LED0。
56.1 Linux内核自带LED驱动使能
上一章节我们编写基于设备树的platform LED灯驱动,其实Linux内核已经自带了LED灯驱动,要使用Linux内核自带的LED灯驱动首先得先配置Linux内核,使能自带的LED灯驱动,输入如下命令打开Linux配置菜单:
按照如下路径打开LED驱动配置项:
- -> Device Drivers
- -> LED Support (NEW_LEDS [=y])
- ->LED Support for GPIO connected LEDs
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按照上述路径,选择“LED Support for GPIO connected LEDs”,将其编译进Linux内核,也即是在此选项上按下“Y”键,使此选项前面变为“<*>”,如图56.1.1所示:
图56.1.1 使能LED灯驱动
在“LED Support for GPIO connected LEDs”上按下可以打开此选项的帮助信息,如图56.1.2所示:
图56.1.2 内部LED灯驱动帮助信息
从图56.1.2可以看出,把Linux内部自带的LED灯驱动编译进内核以后,CONFIG_LEDS_GPIO就会等于‘y’,Linux会根据CONFIG_LEDS_GPIO的值来选择如何编译LED灯驱动,如果为‘y’就将其编译进Linux内核。
配置好Linux内核以后退出配置界面,打开.config文件,会找到“CONFIG_LEDS_GPIO=y”这一行,如图56.1.3所示:
图56.1.3.config文件内容
重新编译Linux内核,然后使用新编译出来的zImage镜像启动开发板。
56.2 Linux内核自带LED驱动简介
56.2.1 LED灯驱动框架分析
LED灯驱动文件为/drivers/leds/leds-gpio.c,大家可以打开/drivers/leds/Makefile这个文件,找到如下所示内容:
示例代码56.2.1.1 /drivers/leds/Makefile文件代码段
- 2 # LED Core
- 3 obj-$(CONFIG_NEW_LEDS) += led-core.o
- .....
- 23 obj-$(CONFIG_LEDS_GPIO_REGISTER) += leds-gpio-register.o
- 24 obj-$(CONFIG_LEDS_GPIO) += leds-gpio.o
- 25 obj-$(CONFIG_LEDS_LP3944) += leds-lp3944.o
- ......
复制代码
第25行,如果定义了CONFIG_LEDS_GPIO的话就会编译leds-gpio.c这个文件,在上一小节我们选择将LED驱动编译进Linux内核,在.config文件中就会有“CONFIG_LEDS_GPIO=y”这一行,因此leds-gpio.c驱动文件就会被编译。
接下来我们看一下leds-gpio.c这个驱动文件,找到如下所示内容:
示例代码56.2.1.2 leds-gpio.c文件代码段
- 236staticconststruct of_device_id of_gpio_leds_match[]={
- 237{.compatible ="gpio-leds",},
- 238{},
- 239};
- ......
- 290staticstruct platform_driver gpio_led_driver ={
- 291.probe = gpio_led_probe,
- 292.remove = gpio_led_remove,
- 293.driver ={
- 294.name ="leds-gpio",
- 295.of_match_table = of_gpio_leds_match,
- 296},
- 297};
- 298
- 299 module_platform_driver(gpio_led_driver);
复制代码
第236~239行,LED驱动的匹配表,此表只有一个匹配项,compatible内容为“gpio-leds”,因此设备树中的LED灯设备节点的compatible属性值也要为“gpio-leds”,否则设备和驱动匹配不成功,驱动就没法工作。
第290~296行,platform_driver驱动结构体变量,可以看出,Linux内核自带的LED驱动采用了platform框架。第291行可以看出probe函数为gpio_led_probe,因此当驱动和设备匹配成功以后gpio_led_probe函数就会执行。从294行可以看出,驱动名字为“leds-gpio”,因此会在/sys/bus/platform/drivers目录下存在一个名为“leds-gpio”的文件,如图56.2.1.1所示:
图56.2.1.1 leds-gpio驱动文件
第299行通过module_platform_driver函数向Linux内核注册gpio_led_driver这个platform驱动。
56.2.2 module_platform_driver函数简析
在上一小节中我们知道LED驱动会采用module_platform_driver函数向Linux内核注册platform驱动,其实在Linux内核中会大量采用module_platform_driver来完成向Linux内核注册platform驱动的操作。module_platform_driver定义在include/linux/platform_device.h文件中,为一个宏,定义如下:
示例代码56.2.2.1 module_platform_driver函数
- 221 #define module_platform_driver(__platform_driver) \
- 222 module_driver(__platform_driver, platform_driver_register, \
- 223 platform_driver_unregister)
复制代码
可以看出,module_platform_driver依赖module_driver,module_driver也是一个宏,定义在include/linux/device.h文件中,内容如下:
示例代码56.2.2.2 module_driver函数
- 1260 #define module_driver(__driver, __register, __unregister,...) \
- 1261staticint __init __driver##_init(void) \
- 1262{ \
- 1263return __register(&(__driver), ##__VA_ARGS__); \
- 1264} \
- 1265 module_init(__driver##_init); \
- 1266staticvoid __exit __driver##_exit(void) \
- 1267{ \
- 1268 __unregister(&(__driver), ##__VA_ARGS__); \
- 1269} \
- 1270 module_exit(__driver##_exit);
复制代码
借助示例代码56.2.2.1和示例代码56.2.2.2,将:
- module_platform_driver(gpio_led_driver)
复制代码
展开以后就是:
- static int __init gpio_led_driver_init(void)
- {
- return platform_driver_register (&(gpio_led_driver));
- }
- module_init(gpio_led_driver_init);
- static void __exit gpio_led_driver_exit(void)
- {
- platform_driver_unregister (&(gpio_led_driver) );
- }
- module_exit(gpio_led_driver_exit);
复制代码
上面的代码不就是标准的注册和删除platform驱动吗?因此module_platform_driver函数的功能就是完成platform驱动的注册和删除。
56.2.3 gpio_led_probe函数简析
当驱动和设备匹配以后gpio_led_probe函数就会执行,此函数主要是从设备树中获取LED灯的GPIO信息,缩减后的函数内容如下所示:
示例代码56.2.3.1 gpio_led_probe函数
- 243staticint gpio_led_probe(struct platform_device *pdev)
- 244{
- 245struct gpio_led_platform_data *pdata =
- dev_get_platdata(&pdev->dev);
- 246struct gpio_leds_priv *priv;
- 247int i, ret =0;
- 248
- 249if(pdata && pdata->num_leds){/* 非设备树方式 */
- /* 获取platform_device信息 */
- ......
- 268}else{ /* 采用设备树 */
- 269 priv = gpio_leds_create(pdev);
- 270if(IS_ERR(priv))
- 271return PTR_ERR(priv);
- 272}
- 273
- 274 platform_set_drvdata(pdev, priv);
- 275
- 276return0;
- 277}
复制代码
第269~271行,如果使用设备树的话,使用gpio_leds_create函数从设备树中提取设备信息,获取到的LED灯GPIO信息保存在返回值中,gpio_leds_create函数内容如下:
示例代码56.2.3.2 gpio_leds_create函数
- 167staticstruct gpio_leds_priv *gpio_leds_create(struct
- platform_device *pdev)
- 168{
- 169struct device *dev =&pdev->dev;
- 170struct fwnode_handle *child;
- 171struct gpio_leds_priv *priv;
- 172int count, ret;
- 173struct device_node *np;
- 174
- 175 count = device_get_child_node_count(dev);
- 176if(!count)
- 177return ERR_PTR(-ENODEV);
- 178
- 179 priv = devm_kzalloc(dev, sizeof_gpio_leds_priv(count),
- GFP_KERNEL);
- 180if(!priv)
- 181return ERR_PTR(-ENOMEM);
- 182
- 183 device_for_each_child_node(dev, child){
- 184struct gpio_led led ={};
- 185constchar*state =NULL;
- 186
- 187 led.gpiod = devm_get_gpiod_from_child(dev,NULL, child);
- 188if(IS_ERR(led.gpiod)){
- 189 fwnode_handle_put(child);
- 190 ret = PTR_ERR(led.gpiod);
- 191goto err;
- 192}
- 193
- 194 np = of_node(child);
- 195
- 196if(fwnode_property_present(child,"label")){
- 197 fwnode_property_read_string(child,"label",&led.name);
- 198}else{
- 199if(IS_ENABLED(CONFIG_OF)&&!led.name && np)
- 200 led.name = np->name;
- 201if(!led.name)
- 202return ERR_PTR(-EINVAL);
- 203}
- 204 fwnode_property_read_string(child,"linux,default-trigger",
- 205&led.default_trigger);
- 206
- 207if(!fwnode_property_read_string(child,"default-state",
- 208&state)){
- 209if(!strcmp(state,"keep"))
- 210 led.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_KEEP;
- 211elseif(!strcmp(state,"on"))
- 212 led.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_ON;
- 213else
- 214 led.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_OFF;
- 215}
- 216
- 217if(fwnode_property_present(child,"retain-state-suspended"))
- 218 led.retain_state_suspended =1;
- 219
- 220 ret = create_gpio_led(&led,&priv->leds[priv->num_leds++],
- 221 dev,NULL);
- 222if(ret <0){
- 223 fwnode_handle_put(child);
- 224goto err;
- 225}
- 226}
- 227
- 228return priv;
- 229
- 230 err:
- 231for(count = priv->num_leds -2; count >=0; count--)
- 232 delete_gpio_led(&priv->leds[count]);
- 233return ERR_PTR(ret);
- 234}
复制代码
第175行,调用device_get_child_node_count函数统计子节点数量,一般在在设备树中创建一个节点表示LED灯,然后在这个节点下面为每个LED灯创建一个子节点。因此子节点数量也是LED灯的数量。
第183行,遍历每个子节点,获取每个子节点的信息。
第187行,获取LED灯所使用的GPIO信息。
第196~197行,读取子节点label属性值,因为使用label属性作为LED的名字。
第204~205行,获取“linux,default-trigger”属性值,可以通过此属性设置某个LED灯在Linux系统中的默认功能,比如作为系统心跳指示灯等等。
第207~215行,获取“default-state”属性值,也就是LED灯的默认状态属性。
第220行,调用create_gpio_led函数创建LED相关的io,其实就是设置LED所使用的io为输出之类的。create_gpio_led函数主要是初始化led_dat这个gpio_led_data结构体类型变量,led_dat保存了LED的操作函数等内容。
关于gpio_led_probe函数就分析到这里,gpio_led_probe函数主要功能就是获取LED灯的设备信息,然后根据这些信息来初始化对应的IO,设置为输出等。
56.3 设备树节点编写
打开文档Documentation/devicetree/bindings/leds/leds-gpio.txt,此文档详细的讲解了Linux自带驱动对应的设备树节点该如何编写,我们在编写设备节点的时候要注意一下几点:
①、创建一个节点表示LED灯设备,比如dtsleds,如果板子上有多个LED灯的话每个LED灯都作为dtsleds的子节点。
②、dtsleds节点的compatible属性值一定要为“gpio-leds”。
③、设置label属性,此属性为可选,每个子节点都有一个label属性,label属性一般表示LED灯的名字,比如以颜色区分的话就是red、green等等。
④、每个子节点必须要设置gpios属性值,表示此LED所使用的GPIO引脚!
⑤、可以设置“linux,default-trigger”属性值,也就是设置LED灯的默认功能,可以查阅Documentation/devicetree/bindings/leds/common.txt这个文档来查看可选功能,比如:
backlight:LED灯作为背光。
default-on:LED灯打开
heartbeat:LED灯作为心跳指示灯,可以作为系统运行提示灯。
ide-disk:LED灯作为硬盘活动指示灯。
timer:LED灯周期性闪烁,由定时器驱动,闪烁频率可以修改
⑥、可以设置“default-state”属性值,可以设置为on、off或keep,为on的时候LED灯默认打开,为off的话LED灯默认关闭,为keep的话LED灯保持当前模式。
根据上述几条要求在imx6ull-alientek-emmc.dts中添加如下所示LED灯设备节点:
示例代码56.3.1 dtsleds设备节点
- 1 dtsleds {
- 2 compatible ="gpio-leds";
- 3
- 4 led0 {
- 5 label ="red";
- 6 gpios =<&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
- 7 default-state ="off";
- 8};
- 9};
复制代码
因为I.MX6U-ALPHA开发板只有一个LED0,因此在dtsleds这个节点下只有一个子节点led0,LED0名字为red,默认关闭。修改完成以后保存并重新编译设备树,然后用新的设备树启动开发板。
56.4 运行测试
用新的zImage和imx6ull-alientek-emmc.dtb启动开发板,启动以后查看/sys/bus/platform/devices/dtsleds这个目录是否存在,如果存在的话就如到此目录中,如图56.4.1所示:
图56.4.1 dtsleds目录
进入到leds目录中,此目录中的内容如图56.4.2所示:
图56.4.2 leds目录内容
从图56.4.2可以看出,在leds目录下有一个名为“red”子目录,这个子目录的名字就是我们在设备树中第5行设置的label属性值。
我们的设置究竟有没有用,最终是要通过测试才能知道的,首先查看一下系统中有没有“sys/class/leds/red/brightness”这个文件,如果有的话就输入如下命令打开RED这个LED灯:
- echo 1 > sys/class/leds/red/brightness //打开LED0
- 关闭RED这个LED灯的命令如下:
- echo 0 > sys/class/leds/red/brightness //关闭LED0
复制代码
如果能正常的打开和关闭LED灯话就说明我们Linux内核自带的LED灯驱动工作正常。我们一般会使用一个LED灯作为系统指示灯,系统运行正常的话这个LED指示灯就会一闪一闪的。里我们设置LED0作为系统指示灯,在dtsleds这个设备节点中加入“linux,default-trigger”属性信息即可,属性值为“heartbeat”,修改完以后的dtsleds节点内容如下:
示例代码56.3.2 dtsleds设备节点
- 1 dtsleds {
- 2 compatible ="gpio-leds";
- 3
- 4 led0 {
- 5 label ="red";
- 6 gpios =<&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
- 7 linux,default-trigger ="heartbeat";
- 8default-state ="on";
- 9};
- 10};
复制代码
第7行,设置LED0为heartbeat。
第8行,默认打开LED0。
重新编译设备树并且使用新的设备树启动Linux系统,启动以后LED0就会闪烁,作为系统心跳指示灯,表示系统正在运行。
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