【正点原子Linux连载】第四十四章设备树下的LED驱动实验--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0

正点原子运营 · 发表于 2020-1-7 16:30:21

本帖最后由正点原子01 于 2020-1-7 15:24 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

alphaled {
#address-cells =<1>;
#size-cells =<1>;
compatible ="atkalpha-led";
status ="okay";
reg =< 0X020C406C0X04 /*CCM_CCGR1_BASE */
0X020E00680X04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */
0X020E02F40X04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
0X0209C0000X04 /* GPIO1_DR_BASE */
0X0209C0040X04>; /*GPIO1_GDIR_BASE */
};

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：

makedtbs

复制代码

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

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
/***************************************************************
Copyright ? ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. Allrights reserved.
文件名 : dtsled.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : LED驱动文件。
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/7/9左忠凯创建
***************************************************************/
#define DTSLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define DTSLED_NAME "dtsled" /* 名字 */
#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 */
/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
staticvoid __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
staticvoid __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
staticvoid __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
staticvoid __iomem *GPIO1_DR;
staticvoid __iomem *GPIO1_GDIR;
/* dtsled设备结构体 */
struct dtsled_dev{
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
struct device_node *nd;/* 设备节点 */
};
struct dtsled_dev dtsled;/* led设备 */
/*
* @description : LED打开/关闭
* @param - sta :LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
* @return :无
*/
void led_switch(u8 sta)
{
u32 val =0;
if(sta == LEDON){
val = readl(GPIO1_DR);
val &=~(1<<3);
writel(val, GPIO1_DR);
}elseif(sta == LEDOFF){
val = readl(GPIO1_DR);
val|=(1<<3);
writel(val, GPIO1_DR);
}
}
/*
* @description : 打开设备
* @param – inode : 传递给驱动的inode
* @param – filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
* 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
* @return :0 成功;其他失败
*/
staticint led_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
filp->private_data =&dtsled;/* 设置私有数据 */
return0;
}
/*
* @description : 从设备读取数据
* @param – filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
* @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区
* @param - cnt : 要读取的数据长度
* @param – offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return :读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
*/
static ssize_t led_read(struct file *filp,char __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
{
return0;
}
/*
* @description : 向设备写数据
* @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符
* @param - buf : 要写给设备写入的数据
* @param - cnt : 要写入的数据长度
* @param – offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return :写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
*/
static ssize_t led_write(struct file *filp,constchar __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
{
int retvalue;
unsignedchar databuf[1];
unsignedchar ledstat;
retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
if(retvalue <0){
printk("kernel write failed!\r\n");
return-EFAULT;
}
ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */
if(ledstat == LEDON){
led_switch(LEDON); /* 打开LED灯 */
}elseif(ledstat == LEDOFF){
led_switch(LEDOFF); /* 关闭LED灯 */
}
return0;
}
/*
* @description : 关闭/释放设备
* @param – filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
* @return :0 成功;其他失败
*/
staticint led_release(struct inode *inode,struct file *filp)
{
return0;
}
/* 设备操作函数 */
staticstruct file_operations dtsled_fops ={
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.read = led_read,
.write = led_write,
.release = led_release,
};
/*
* @description : 驱动入口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
staticint __init led_init(void)
{
u32 val =0;
int ret;
u32 regdata[14];
constchar*str;
struct property *proper;
/* 获取设备树中的属性数据 */
/* 1、获取设备节点：alphaled */
dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled");
if(dtsled.nd ==NULL){
printk("alphaled node not find!\r\n");
return-EINVAL;
}else{
printk("alphaled node find!\r\n");
}
/* 2、获取compatible属性内容 */
proper = of_find_property(dtsled.nd,"compatible",NULL);
if(proper ==NULL){
printk("compatible property findfailed\r\n");
}else{
printk("compatible = %s\r\n",(char*)proper->value);
}
/* 3、获取status属性内容 */
ret = of_property_read_string(dtsled.nd,"status",&str);
if(ret <0){
printk("status read failed!\r\n");
}else{
printk("status = %s\r\n",str);
}
/* 4、获取reg属性内容 */
ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd,"reg", regdata,10);
if(ret <0){
printk("reg property read failed!\r\n");
}else{
u8 i =0;
printk("reg data:\r\n");
for(i =0; i <10; i++)
printk("%#X ", regdata[i]);
printk("\r\n");
}
/* 初始化LED */
#if0
/* 1、寄存器地址映射 */
IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0], regdata[1]);
SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2], regdata[3]);
SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4], regdata[5]);
GPIO1_DR = ioremap(regdata[6], regdata[7]);
GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8], regdata[9]);
#else
IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd,0);
SW_MUX_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd,1);
SW_PAD_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd,2);
GPIO1_DR = of_iomap(dtsled.nd,3);
GPIO1_GDIR = of_iomap(dtsled.nd,4);
#endif
/* 2、使能GPIO1时钟 */
val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
val &=~(3<<26);/* 清楚以前的设置 */
val |=(3<<26);/* 设置新值 */
writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
/* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为
* GPIO1_IO03，最后设置IO属性。
*/
writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
/* 寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性 */
writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);
/* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */
val = readl(GPIO1_GDIR);
val &=~(1<<3);/* 清除以前的设置 */
val |=(1<<3);/* 设置为输出 */
writel(val, GPIO1_GDIR);
/* 5、默认关闭LED */
val = readl(GPIO1_DR);
val |=(1<<3);
writel(val, GPIO1_DR);
/* 注册字符设备驱动 */
/* 1、创建设备号 */
if(dtsled.major){ /* 定义了设备号 */
dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major,0);
register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);
}else{/* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&dtsled.devid,0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);/* 申请设备号 */
dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid);/* 获取分配号的主设备号 */
dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);/* 获取分配号的次设备号 */
}
printk("dtsled major=%d,minor=%d\r\n",dtsled.major, dtsled.minor);
/* 2、初始化cdev */
dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&dtsled.cdev,&dtsled_fops);
/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);
/* 4、创建类 */
dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
if(IS_ERR(dtsled.class)){
return PTR_ERR(dtsled.class);
}
/* 5、创建设备 */
dtsled.device = device_create(dtsled.class,NULL, dtsled.devid,NULL, DTSLED_NAME);
if(IS_ERR(dtsled.device)){
return PTR_ERR(dtsled.device);
}
return0;
}
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
staticvoid __exit led_exit(void)
{
/* 取消映射 */
iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
iounmap(GPIO1_DR);
iounmap(GPIO1_GDIR);
/* 注销字符设备驱动 */
cdev_del(&dtsled.cdev);/* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT);/*注销设备号*/
device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);
class_destroy(dtsled.class);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
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

KERNELDIR:=/home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
......
obj-m := dtsled.o.o
......
clean:
$(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：

make-j32

复制代码

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 0X209C0040X4”，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：