【正点原子Linux连载】第五十六章Linux自带的LED灯驱动实验--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南

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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：

1. makemenuconfig

复制代码

        按照如下路径打开LED驱动配置项：

1. -> Device Drivers                                                                                
   
2.         -> LED Support (NEW_LEDS [=y])
   
3.                         ->LED Support for GPIO connected LEDs

复制代码

        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

1. 2  # LED Core
   
2. 3  obj-$(CONFIG_NEW_LEDS)                += led-core.o
   
3. .....
   
4. 23 obj-$(CONFIG_LEDS_GPIO_REGISTER)        += leds-gpio-register.o
   
5. 24 obj-$(CONFIG_LEDS_GPIO)                += leds-gpio.o
   
6. 25 obj-$(CONFIG_LEDS_LP3944)                += leds-lp3944.o
   
7. ......

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

1. 236staticconststruct of_device_id of_gpio_leds_match[]={
   
2. 237{.compatible ="gpio-leds",},
   
3. 238{},
   
4. 239};
   
5. ......
   
6. 290staticstruct platform_driver gpio_led_driver ={
   
7. 291.probe      = gpio_led_probe,
   
8. 292.remove     = gpio_led_remove,
   
9. 293.driver     ={
   
10. 294.name   ="leds-gpio",
    
11. 295.of_match_table = of_gpio_leds_match,
    
12. 296},
    
13. 297};
    
14. 298
    
15. 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

1. 221 #define module_platform_driver(__platform_driver) \
   
2. 222     module_driver(__platform_driver, platform_driver_register, \
   
3. 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

1. 1260 #define module_driver(__driver, __register, __unregister,...) \
   
2. 1261staticint __init __driver##_init(void) \
   
3. 1262{ \
   
4. 1263return __register(&(__driver), ##__VA_ARGS__); \
   
5. 1264} \
   
6. 1265 module_init(__driver##_init); \
   
7. 1266staticvoid __exit __driver##_exit(void) \
   
8. 1267{ \
   
9. 1268    __unregister(&(__driver), ##__VA_ARGS__); \
   
10. 1269} \
    
11. 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：

1. module_platform_driver(gpio_led_driver)

复制代码

        展开以后就是：

1. static int __init gpio_led_driver_init(void)
   
2. {
   
3.         return platform_driver_register (&(gpio_led_driver));
   
4. }
   
5. module_init(gpio_led_driver_init);
   
6. 
   
7. static void __exit gpio_led_driver_exit(void)
   
8. {
   
9.         platform_driver_unregister (&(gpio_led_driver) );
   
10. }
    
11. 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

1. 243staticint gpio_led_probe(struct platform_device *pdev)
   
2. 244{
   
3. 245struct gpio_led_platform_data *pdata =
   
4. dev_get_platdata(&pdev->dev);
   
5. 246struct gpio_leds_priv *priv;
   
6. 247int i, ret =0;
   
7. 248
   
8. 249if(pdata && pdata->num_leds){/* 非设备树方式        */
   
9. /* 获取platform_device信息 */
   
10. ......
    
11. 268}else{        /* 采用设备树                */
    
12. 269         priv = gpio_leds_create(pdev);
    
13. 270if(IS_ERR(priv))
    
14. 271return PTR_ERR(priv);
    
15. 272}
    
16. 273
    
17. 274     platform_set_drvdata(pdev, priv);
    
18. 275
    
19. 276return0;
    
20. 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

1. 167staticstruct gpio_leds_priv *gpio_leds_create(struct
   
2. platform_device *pdev)
   
3. 168{
   
4. 169struct device *dev =&pdev->dev;
   
5. 170struct fwnode_handle *child;
   
6. 171struct gpio_leds_priv *priv;
   
7. 172int count, ret;
   
8. 173struct device_node *np;
   
9. 174
   
10. 175     count = device_get_child_node_count(dev);
    
11. 176if(!count)
    
12. 177return ERR_PTR(-ENODEV);
    
13. 178
    
14. 179     priv = devm_kzalloc(dev, sizeof_gpio_leds_priv(count),
    
15. GFP_KERNEL);
    
16. 180if(!priv)
    
17. 181return ERR_PTR(-ENOMEM);
    
18. 182
    
19. 183     device_for_each_child_node(dev, child){
    
20. 184struct gpio_led led ={};
    
21. 185constchar*state =NULL;
    
22. 186
    
23. 187         led.gpiod = devm_get_gpiod_from_child(dev,NULL, child);
    
24. 188if(IS_ERR(led.gpiod)){
    
25. 189             fwnode_handle_put(child);
    
26. 190             ret = PTR_ERR(led.gpiod);
    
27. 191goto err;
    
28. 192}
    
29. 193
    
30. 194         np = of_node(child);
    
31. 195
    
32. 196if(fwnode_property_present(child,"label")){
    
33. 197             fwnode_property_read_string(child,"label",&led.name);
    
34. 198}else{
    
35. 199if(IS_ENABLED(CONFIG_OF)&&!led.name && np)
    
36. 200                 led.name = np->name;
    
37. 201if(!led.name)
    
38. 202return ERR_PTR(-EINVAL);
    
39. 203}
    
40. 204         fwnode_property_read_string(child,"linux,default-trigger",
    
41. 205&led.default_trigger);
    
42. 206
    
43. 207if(!fwnode_property_read_string(child,"default-state",
    
44. 208&state)){
    
45. 209if(!strcmp(state,"keep"))
    
46. 210                 led.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_KEEP;
    
47. 211elseif(!strcmp(state,"on"))
    
48. 212                 led.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_ON;
    
49. 213else
    
50. 214                 led.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_OFF;
    
51. 215}
    
52. 216
    
53. 217if(fwnode_property_present(child,"retain-state-suspended"))
    
54. 218             led.retain_state_suspended =1;
    
55. 219
    
56. 220         ret = create_gpio_led(&led,&priv->leds[priv->num_leds++],
    
57. 221                       dev,NULL);
    
58. 222if(ret <0){
    
59. 223             fwnode_handle_put(child);
    
60. 224goto err;
    
61. 225}
    
62. 226}
    
63. 227
    
64. 228return priv;
    
65. 229
    
66. 230 err:
    
67. 231for(count = priv->num_leds -2; count >=0; count--)
    
68. 232         delete_gpio_led(&priv->leds[count]);
    
69. 233return ERR_PTR(ret);
    
70. 234}

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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. 1  dtsleds {
   
2. 2      compatible ="gpio-leds";
   
3. 3
   
4. 4      led0 {
   
5. 5          label ="red";
   
6. 6          gpios =<&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
   
7. 7          default-state ="off";
   
8. 8};
   
9. 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：

1. echo 1 > sys/class/leds/red/brightness             //打开LED0
   
2. 关闭RED这个LED灯的命令如下：
   
3. 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. 1  dtsleds {
   
2. 2      compatible ="gpio-leds";
   
3. 3
   
4. 4      led0 {
   
5. 5          label ="red";
   
6. 6          gpios =<&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
   
7. 7          linux,default-trigger ="heartbeat";
   
8. 8default-state ="on";
   
9. 9};
   
10. 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。

armok.

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