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【OK210试用体验】功能篇（1）Linux字符驱动之LED灯驱动

gjianw217 ( 楼主 ) 2015-8-13 00:48:06  只看该作者 倒序浏览
本帖最后由 gjianw217 于 2015-8-22 02:24 编辑

    前面进行了OK210试用体验的入门篇介绍，算是初步入门，分别包含：
【OK210试用体验】的第一篇：开箱验板
   【OK210试用体验】的第二篇：板载资源
   【OK210试用体验】的第三篇：开发环境（软件安装，开发环境，烧写系统）
    【OK210试用体验】的第四篇：编程入门（NFS登录，驱动入门）
    虽然在【OK210试用体验】问题篇（1）速求飞凌威廉希尔官方网站 支持或大神解答中，也集中问了几个问题，但仍然rmmod这个命令不能用，飞凌的威廉希尔官方网站 支持也没有给出正确的使用方法，看来只能自己慢慢摸索了。也希望有知道的，不吝赐教!
    申请到板子有一段时间了，看着大家每天的试用报告，多数还停留在环境搭建上，而且有些人一个简单的功能，都能写一篇试用报告，我真是服了。接下来，将开启我的试用体验第二阶段：功能篇，主要围绕智能家居的一些应用模块进行功能的测试检验，以硬件分析+软件基础的形式引入，以驱动程序+应用源码的形式呈现。
    今天是功能篇的第一篇，字符驱动之LED灯的控制，主要分3部分：硬件分析，软件基础，驱动编程。
一、硬件分析
    在【OK210试用体验】的第二篇：板载资源中，简单分析了LED功能和作用。其实对LED的操作，就是对GPIO的最基本操作，也是入门操作。
首先查看S5Pv210的用户手册，对其GPIO口有一个整体了解，在用户手册的92页，对S5PV210的GPIO进行了概要的说明，总的来说，S5PV210有237个多功能输入输出端口，142个存储器端口引脚，控制146个GPIO中断，控制32个外部中断。
    接着从OK210的底板原理图中可知，如下图，

      OK210开发板将LED接到了XM0ADDR4-7引脚上，而这些引脚通过插座接到了核心板上，如下图，
   
   从用户手册中，如下图得知，这些引脚是由EBI（External Bus Interface）来管理，详见用户手册的第六章。

    所以，要对4个LED控制，就是对XM0ADDR4-7这4个引脚进行操作。
二、软件基础
1 Linux中的GPIO引脚定义
    在Linux中，GPIO分成若干个group，每个group包含几个io port，访问某个port时要指明哪个group哪个port。kernel处理方法是把所有io port整理成一个线性的空间，即一组线性的数值，每个io port对应于一个数值。S5PV210引脚的具体定义，位于linux/arch/arm/mach-s5pv210/include/mach/gpio.h。
    在该头文件中，首先进行分组及每组包含的端口数，如下所示
      #define S5PV210_GPIO_A0_NR (8)
       表示GPIO的A0口，含有8个引脚（端口）
    接着定义每组GPIO的起始号码，其中S5PV210_GPIO_NEXT定义为如下形式
    #defineS5PV210_GPIO_NEXT(__gpio) ((__gpio##_START) +(__gpio##_NR) + CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 1)
ps:用##粘贴符号来运算的，以A组的0起始，依次加每组的GPIO个数。
如:S5PV210_GPIO_A1_START=S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_A0)=
S5PV210_GPIO_A0_START+S5PV210_GPIO_A0_NR+CONFIG_S3C_GPIO_SPACE+ 1
    全部的GPIO的起始号在s5p_gpio_number枚举中定义：
enum s5p_gpio_number {
  S5PV210_GPIO_A0_START =0,
  S5PV210_GPIO_A1_START =S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_A0),/*0+8+1 = 9*/
  S5PV210_GPIO_B_START  = S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_A1),/*9+4+1 = 14*/
    ......
  S5PV210_GPIO_ETC2_START =S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_ETC1),/*438+8+1 = 447*/
  S5PV210_GPIO_ETC4_START =S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_ETC2),/*447+8+1 = 456*/
  /*总数是456+6+1 = 463*/
};
    最后定义了单个GPIO脚的起始号
#define S5PV210_GPA0(_nr) (S5PV210_GPIO_A0_START + (_nr))
#define S5PV210_GPA1(_nr) (S5PV210_GPIO_A1_START + (_nr))
#define S5PV210_GPB(_nr) (S5PV210_GPIO_B_START + (_nr))
    ......
#define S5PV210_ETC2(_nr) (S5PV210_GPIO_ETC2_START + (_nr))
#define S5PV210_ETC4(_nr) (S5PV210_GPIO_ETC4_START + (_nr))
2 Linux中GPIO函数定义
    Linux使用Struct gpio_chip结构体来描述各种不同体系结构和电路板的抽象接口，也说是各种电路板都要提供自己接口实现，三星公司的芯片都使用自己的接口实现。主要在include/asm-generic/gpio.h中声明。而Linux将系统中所有的IO口都统一指定编号，一般情况是组名+编号。Linux将所有的IO称为资源，系统的任何模块使用资源，都要先申请，用完归还资源，
    int gpio_request(unsigned gpio, const char*label)
    void gpio_free(unsigned gpio)
   所有的gpio都可以指定方向，
    int gpio_direction_input(unsigned gpio)
    int gpio_direction_output(unsigned gpio,int value)
所有的gpio都提供读写数据
   int gpio_get_value(unsigned gpio)
   void gpio_set_value(unsigned gpio, int on)
   以上几个关键函数，在linux/gpio.h声明，在drivers/gpio/gpiolib.c定义
   同时三星公司还封装了自己的gpio接口，定义位于arch/arm/plat-s3c/gpio-config.c，主要有
    int s3c_gpio_cfgpin(unsigned int pin,unsigned int config)
    int s3c_gpio_setpull(unsigned int pin,s3c_gpio_pull_t pull)
    int s3c_gpio_setpin(unsigned int pin,s3c_gpio_pull_t level)
三、驱动编程
      驱动代码由飞凌提供的驱动改编而来，只要根据硬件，设置对应的GPIO口，使其更方便移植；应用程序实现简单的流程灯功能；Makefile配置成可编译驱动程序和应用程序的形式。效果图如下，



      具体的代码如下,具体的使用见上一篇【OK210试用体验】的第四篇：编程入门（NFS登录，驱动入门）：
1驱动程序：

  2. #include
  3. #include
  4. #include
  5. #include
  6. #include
  7. #include
  8. #include
  9. #include
  10. #include
  11. #include
  12. #include
  13. #include

  15. #define DEVICE_NAME "leds"
  16. /* 应用程序执行ioctl(fd, cmd, arg)时的第2个参数 */
  17. /*the second parameter that application program execute*/
  18. #define IOCTL_GPIO_ON         1
  19. #define IOCTL_GPIO_OFF        0
  20. /* 用来指定LED所用的GPIO引脚 */
  21. /*appoint the pin the LED will use*/
  22. static unsigned long leds_table [] =
  23. {
  24.         S5PV210_MP04(4),
  25.         S5PV210_MP04(5),
  26.         S5PV210_MP04(6),
  27.         S5PV210_MP04(7),
  28.         //archarmmach-s5pv210includemachgpio.h
  29. };
  30. static char leds_name[][4]={{"LED1"},{"LED2"},{"LED2"},{"LED3"}};
  31. #define LED_NUM                ARRAY_SIZE(leds_table)
  32. /**
  33. *函数功能：打开/dev/led设备
  34. *fuction:open /dev/leds device
  35. *设备名是：/dev/leds
  36. *devce name: /dev/leds
  37. **/
  38. static int my_gpio_open(struct inode *inode, struct file *file)
  39. {
  40.      int i;
  41.      int err;

  43.      for (i = 0; i < LED_NUM; i++)
  44.      {
  45.          err = gpio_request(leds_table[i], leds_name[i]);
  46.          //drivers/gpio/gpiolib.c
  47.          if(err)
  48.          {
  49.             printk(KERN_ERR "failed to request S5PV210_GPH2(%d) for LED%d n",i-1,i);
  50.             return err;
  51.          }
  52.      }

  54.      for (i = 0; i < LED_NUM; i++)
  55.      {
  56. //        s3c_gpio_cfgpin(leds_table[i], gpio_cfg_table[i]);//Configuration pin function:input output multiplex
  57. //        s3c_gpio_setpin(leds_table[i], 0);//Set the pin level
  58.         //archarmplat-samsunggpio-config.c
  59.         gpio_direction_output(leds_table[i], 0);//write a value to GPIO port ,also set the port to output mode
  60.         gpio_set_value(leds_table[i], 0);
  61.         //drivers/gpio/gpiolib.c

  63.      }
  64.     printk(KERN_INFO "LEDs driver successfully closen");
  65.      return 0;
  66. }
  67. /**
  68. *函数功能：用于控制led的亮灭
  69. *fuction:control the led /turn on & turn off
  70. *控制字为cmd，arg为控制哪个灯的亮灭取值范围为0-1：cmd为IOCTL_GPIO_ON时亮，cmd为IOCTL_GPIO_OFF为灭
  71. *control byte is cmd; arg appointed which led wile be turn on or off,it can be 0 and 1;IOCTL_GPIO_ON:turn on,IOCTL_GPIO_OFF:turn off.
  72. **/
  73. static int my_gpio_ioctl(
  74.          struct inode *inode,
  75.          struct file *file,
  76.          unsigned int cmd,
  77.          unsigned long arg)
  78. {
  79.      arg -= 1;
  80.      if (arg > LED_NUM)
  81.      {
  82.         return -EINVAL;
  83.      }
  84.      switch(cmd)
  85.      {
  86.         case IOCTL_GPIO_ON:
  87.         {
  88.             // 设置指定引脚的输出电平为1
  89.             gpio_direction_output(leds_table[arg], 1);
  90.             //s3c_gpio_setpin(leds_table[arg], 1);
  91.             return 0;
  92.         }

  94.         case IOCTL_GPIO_OFF:
  95.         {
  96.             // 设置指定引脚的输出电平为0
  97.             gpio_direction_output(leds_table[arg], 0);
  98.             //s3c_gpio_setpin(leds_table[arg], 0);
  99.             return 0;
  100.         }

  102.         default:return -EINVAL;
  103.      }
  104. }
  105. /**
  106. *函数功能：/dev/led设备
  107. *fuction:open /dev/led device
  108. **/
  109. static int my_gpio_close(struct inode *inode, struct file *file)
  110. {
  111.      gpio_free(leds_table[0]);
  112.      gpio_free(leds_table[1]);
  113.      gpio_free(leds_table[2]);
  114.      gpio_free(leds_table[3]);
  115.      printk(KERN_INFO "LEDs driver successfully closen");
  116.      return 0;
  117. }
  118. /*驱动接口设置*/
  119. /*setting the interface of the driver*/
  120. static struct file_operations my_dev_fops = {
  121.          .owner     =       THIS_MODULE,
  122.          .ioctl     =       my_gpio_ioctl,
  123.          .open      =       my_gpio_open,
  124.          .release   =       my_gpio_close,
  125. };
  126. /*设备结构的设置*/
  127. /*setting the architecture of the device*/
  128. static struct miscdevice misc = {
  129.          .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
  130.          .name = DEVICE_NAME,
  131.          .fops = &my_dev_fops,
  132. };
  133. /*初始化设备，配置对应的IO，以及注册设备*/
  134. /*init the device, config the right IO and register the device*/
  135. static int __init dev_init(void)
  136. {
  137.      int ret;

  139.      ret = misc_register(&misc);
  140.      printk(KERN_INFO "LEDs driver successfully probedn");
  141.      return ret;
  142.     }
  143. /*注销设备*/
  144. /*log out the device*/
  145. static void __exit dev_exit(void)
  146. {
  147.      misc_deregister(&misc);
  148.      gpio_free(leds_table[0]);
  149.      gpio_free(leds_table[1]);
  150.      gpio_free(leds_table[2]);
  151.      gpio_free(leds_table[3]);
  152.      printk(KERN_INFO "LEDs driver successfully exitn");
  153. }
  154. module_init(dev_init);
  155. module_exit(dev_exit);
  156. MODULE_LICENSE("GPL");
  157. MODULE_AUTHOR("gjianw217@163.com");
  158. MODULE_DESCRIPTION("LEDS' Driver");
复制代码
2 应用程序：
  1. #include
  2. #include
  3. #include
  4. #include

  6. #define DEVICENAME "/dev/leds"
  7. #define IOCTL_LED_ON 1
  8. #define IOCTL_LED_OFF 0

  10. int main(int argc, char **argv)
  11. {
  12.     int fd;
  13.     int times=1;
  14.     fd = open(DEVICENAME,0);
  15.     if(fd<0)
  16.     {
  17.         printf("driver not or dev name notn");
  18.         return fd;
  19.     }

  21.     printf("LED flow statring to workn");
  22.     while(1)
  23.     {
  24.         printf("LED flow work %d timesn",times++);
  25.         ioctl(fd,IOCTL_LED_ON,1);
  26.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,2);
  27.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,3);
  28.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,4);
  29.         sleep(1);
  30.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,1);
  31.         ioctl(fd,IOCTL_LED_ON,2);
  32.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,3);
  33.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,4);

  35.         sleep(1);
  36.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,1);
  37.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,2);
  38.         ioctl(fd,IOCTL_LED_ON,3);
  39.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,4);
  40.         sleep(1);
  41.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,1);
  42.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,2);
  43.         ioctl(fd,IOCTL_LED_OFF,3);
  44.         ioctl(fd,IOCTL_LED_ON,4);
  45.         sleep(1);

  47.     }
  48.     close(fd);
  49.     return 0;
  50. }
复制代码
3 Makefile:
  1. #leds Makefile
  2. ARCH=arm
  3. CROSS_COMPILE=/home/ok210/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
  4. APP_COMPILE=/home/ok210/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-
  5. #obj-m := app-drv.o
  6. obj-m := keys-drv.o
  7. #KDIR := /path/to/kernel/linux/
  8. KDIR := /home/ok210/android-kernel-samsung-dev/
  9. PWD := $(shell pwd)
  10. default:
  11.         make -C $(KDIR) M=$(PWD) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) modules
  12. app:keys-app.c
  13.         $(APP_COMPILE)gcc -o app keys-app.c
  14. clean:
  15.         $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) clean
复制代码
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沙发
chkconfig 发表于 2015-8-21 13:21:11
S5PV210引脚的具体定义在哪里找的，资料中好像没有那个路径
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板凳
gjianw217 发表于 2015-8-21 15:11:06
本帖最后由 gjianw217 于 2015-8-23 11:35 编辑
chkconfig 发表于 2015-8-21 13:21
S5PV210引脚的具体定义在哪里找的，资料中好像没有那个路径

麻烦你认真读一下上面的文章，尤其是：“二、软件基础中的1 Linux中的GPIO引脚定义”的第一段的最后一句话！
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4#
chkconfig 发表于 2015-8-27 22:29:24
gjianw217 发表于 2015-8-21 15:11
麻烦你认真读一下上面的文章，尤其是：“二、软件基础中的1 Linux中的GPIO引脚定义”的第一段的最后一句话！

我的是OK210 V1.1Linux内核源码linux2.6.35.7android-kernel-samsung-devarcharmmach-s5pv210includemach，可能稍微点出入，但也找到了，，多谢
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5#
刘德义 发表于 2016-4-30 17:35:25
感谢楼主分享，写的非常好
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