linux驱动：[1]LED驱动/dev/led

LED Linux驱动程序

测试平台： Xunlong Orange Pi Zero

代码一览（解析见下方）

驱动程序以及Makefile如下：

• sun8i_opizero_led.c:

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>

static struct class *sun8i_opizero_led_class;

//STATUS-LED:PA17

#define PIO_BASE 0x1C20800

volatile unsigned long *pacfg[4] = {NULL};
volatile unsigned long *padat = NULL;

static int sun8i_opizero_led_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    //configure pa17 to output mode
    *pacfg[2] &= ~(3 << 5);
    return 0;
}

static ssize_t sun8i_opizero_led_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    int val;
    copy_from_user(&val, buf, count);

    if (val == 1)
        *padat |= (1 << 17);
    else
        *padat &= ~(1 << 17);
        
    return 0;
}

static struct file_operations sun8i_opizero_led_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = sun8i_opizero_led_open,
    .write = sun8i_opizero_led_write,
};

int major;

int sun8i_opizero_led_init(void)
{
    major = register_chrdev(0, "led", &sun8i_opizero_led_fops);
    sun8i_opizero_led_class = class_create(THIS_MODULE, "led");
    device_create(sun8i_opizero_led_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "led");
    
    pacfg[0] = (volatile unsigned long *)ioremap(PIO_BASE, 0x20);
    pacfg[1] = pacfg[0] + 1;
    pacfg[2] = pacfg[1] + 1;
    pacfg[3] = pacfg[2] + 1;
    padat = pacfg[3] + 1;

    return 0;
}

static void sun8i_opizero_led_exit(void)
{
    unregister_chrdev(major, "led");
    device_destroy(sun8i_opizero_led_class, MKDEV(major, 0));
    class_destroy(sun8i_opizero_led_class);
    iounmap(pacfg[0]);
}

module_init(sun8i_opizero_led_init);
module_exit(sun8i_opizero_led_exit);

MODULE_DESCRIPTION("LED driver for Xunlong Orange Pi Zero");
MODULE_AUTHOR("Techping Chan <techping.chan@gmail.com>");
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_ALIAS("platform:orange-pi-zero-led");

• Makefile:

obj-m := sun8i_opizero_led.o #编译进模块
KERNELDIR := /lib/modules/3.4.113-sun8i/build #此处为linux内核库目录
PWD := $(shell pwd) #获取当前目录
OUTPUT := $(obj-m) $(obj-m:.o=.ko) $(obj-m:.o=.mod.o) $(obj-m:.o=.mod.c) modules.order Module.symvers
 
modules:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

clean:
    rm -rf $(OUTPUT)

在shell中使用以下命令装载驱动程序：

$ make
$ insmod sun8i_opizero_led.ko

使用linux c进行测试：

• led_test.c:

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd, val = 1;
    fd = open("/dev/led", O_RDWR);

    if (fd < 0)
        printf("can't open led device");

    if (argc != 2) {
        printf("Usage:\n");
        printf("%s <on|off>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    if (strcmp(argv[1], "on") == 0)
        val = 1;
    else
        val = 0;

    write(fd, &val, 4);
    return 0;
}

进行编译、测试：

$ gcc -o led_test led_test.c
$ ./led_test on
$ ./led_test off

没问题，成功操作LED！

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代码解析：

写Linux驱动程序的步骤无非是：

1. 驱动框架

2. 硬件操作

• 看原理图
• 看数据手册
• 编写代码

这里编写的程序和单片机程序的区别就是：

单片机一般不具备MMU(内存管理单元)，使用的是物理地址，而现在的SoC一般都带有MMU，使用虚拟地址。这时候我们就需要用Linux C库提供的 ioremap 函数去将物理地址映射为虚拟地址。

led_schematic

通过查看原理图，我们得知LED(STATUS-LED)接在PA17处。

pio_datasheet_0

Port Controller Register 的物理基地址为0x01C20800，在 sun8i_opizero_led.c 中使用：

pacfg[0] = (volatile unsigned long *)ioremap(PIO_BASE, 0x20);

把PA_CFG0、PA_CFG1、......PA_PUL1这0x20字节物理地址映射到pacfg[0]~(paccfg[0] + 8)。

之后的操作也是就跟操作单片机一样的位操作了。

pio_datasheet_1

static int sun8i_opizero_led_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    //configure pa17 to output
    *pacfg[2] &= ~(3 << 5);
    return 0;
}

pio_datasheet_2

if (val == 1)
    *padat |= (1 << 17);
else
    *padat &= ~(1 << 17);

对硬件操作封装成固定的驱动程序框架格式，经过编译之后就可以注册到内核以待使用了。

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