之前寫了一篇移植2.4寸TFT驅動到樹莓派的文章,那篇博文中的驅動程式碼是國外大牛寫的,看了一下,還是有很多地方沒理解,是得好好再學習一下核心驅動的編寫,這裡就從字元裝置驅動開始,採用最簡單的LED驅動來建立核心驅動移植的驅動框架.

       個人原創,轉載請註明原文出處:      

      參考文章:

      核心驅動與普通微控制器模組驅動的差別就是在於,寫核心驅動的時候,要提供核心呼叫的介面,使核心能找到相應的驅動入口,使用者通過告訴核心要幹嘛,核心再去呼叫那個驅動,驅動的最底層和微控制器模組是一樣的,同樣是對GPIO的操作,配置輸入輸出,以及某些特殊的暫存器. LED的點亮就是對GPIO的操作 .

       對於ARM的GPIO呼叫需要通過IO對映的方法,要操作記憶體上對應的地址.

       對於bcm2708上的io對應關係,可以檢視bcm2835的手冊,和stm32基本上是一樣的,因為同為ARM體系:

     我參考的那部落格講這個比較清楚,可以參考下,由於樹莓派的核心以及很好的提供了GPIO呼叫的介面,即把記憶體操作封裝了很好,這裡就不像那篇部落格那樣再自己寫函式通過記憶體操作來進行GPIO操作,覺得有點麻煩,但是對於學好底層很有用.

  一  首先上個驅動程式

        這裡直接把該程式新增到核心的原始碼目錄裡面,也可在自己的目錄下,但是要寫Makefile.

        在/drivers/char/新建rasp_led.c,核心中的kconfig檔案和makefile檔案,參照前一篇文章

 led.c:

/********************************************************************/
/***************Rasp led 驅動程式************************************/
/***************作者: Embbnux Ji*************************************/
/***************部落格: http://blog.csdn.net/embbnux/ *****************/
/********************************************************************/

#include <linux/kernel.h>  
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h> 
#include <mach/platform.h>       
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/types.h>  
#include <linux/fs.h>   
#include <linux/ioctl.h>  
#include <linux/cdev.h>  
#include <linux/delay.h>  
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/init.h> 
#include <linux/gpio.h>

#define DEVICE_NAME "Pi_Led"
#define DRIVER_NAME "pi_led"

//class宣告核心模組驅動資訊,是UDEV能夠自動生成/dev下相應檔案
static dev_t pi_led_devno; //裝置號
static struct class *pi_led_class;
static struct cdev pi_led_class_dev;

struct gpio_chip *gpiochip;

#define led_pin 4  //gpio 4

//這部分函式為核心呼叫後open的裝置IO操作,和裸板程式一樣
int open_flag=0;
static int pi_led_open(struct inode *inode, struct file *filp)  
{   
    printk("Open led ing!\n");  
    if(open_flag ==0){
       open_flag =1;
       printk("Open led success!\n");
       return 0;
    }
    else{
       printk("Led has opened!\n");     
    }
    return 0;  
} 
//這部分函式為核心呼叫後ioctl的裝置IO操作,和裸板程式一樣
static long pi_led_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg) 
{  
    switch(cmd){
      case 0: 
          gpiochip->set(gpiochip, led_pin, 0);
            printk("Led  up!\n");
           break;
      case 1:
            gpiochip->set(gpiochip, led_pin, 1);
            printk("Led  down!\n");
           break;
    }
   
   
    return 0;
} 

static int pi_led_release(struct inode *inode,struct file *file){
     printk("Led has release!\n");
     return 0;
}

//file_operations使系統的open,ioctl等函式指標指向我們所寫的led_open等函式,
//這樣系統才能夠呼叫
static struct file_operations pi_led_dev_fops = {  
   .owner          =THIS_MODULE,  
   .open	   =pi_led_open, 
   .unlocked_ioctl = pi_led_ioctl, 
   .release       = pi_led_release,
}; 

static int is_right_chip(struct gpio_chip *chip, void *data)
{

	if (strcmp(data, chip->label) == 0)
		return 1;
	return 0;
}

//核心載入後的初始化函式.
static int __init pi_led_init(void)
{
   struct device *dev;
   int major; //自動分配主裝置號
   major = alloc_chrdev_region(&pi_led_devno,0,1,DRIVER_NAME);
   //register_chrdev 註冊字元裝置使系統知道有LED這個模組在.
   
   cdev_init(&pi_led_class_dev, &pi_led_dev_fops);
   major = cdev_add(&pi_led_class_dev,pi_led_devno,1);
   //註冊class
   pi_led_class = class_create(THIS_MODULE,DRIVER_NAME);
   
   dev = device_create(pi_led_class ,NULL,pi_led_devno,NULL,DRIVER_NAME);
   
   gpiochip = gpiochip_find("bcm2708_gpio", is_right_chip);
   gpiochip->direction_output(gpiochip, led_pin, 1);
   gpiochip->set(gpiochip, led_pin, 0);
   printk("pi led init ok!\n");
   return 0;
}
//核心解除安裝後的銷燬函式.
void pi_led_exit(void)
{
   gpio_free(led_pin);
   device_destroy(pi_led_class,pi_led_devno);
   class_destroy(pi_led_class);
   cdev_del(&pi_led_class_dev);
   unregister_chrdev_region(pi_led_devno, 1);
   printk("pi led exit ok!\n");
   
}

module_init(pi_led_init);
module_exit(pi_led_exit);

MODULE_DESCRIPTION("Rasp Led Driver");
MODULE_AUTHOR("Embbnux Ji < http://blog.csdn.net/embbnux >");
MODULE_LICENSE("GPL");
 

二  原始碼框架分析

    我們首先從核心模組的入口,module_init(pi_led_init)這個函式看起,可以看出初始化後呼叫pi_led_init這個函式.

//核心載入後的初始化函式.
static int __init pi_led_init(void)
{
   struct device *dev;
   int major; //自動分配主裝置號
   major = alloc_chrdev_region(&pi_led_devno,0,1,DRIVER_NAME);
   //register_chrdev 註冊字元裝置使系統知道有LED這個模組在.
   
   cdev_init(&pi_led_class_dev, &pi_led_dev_fops);
   major = cdev_add(&pi_led_class_dev,pi_led_devno,1);
   //註冊class
   pi_led_class = class_create(THIS_MODULE,DRIVER_NAME);
   
   dev = device_create(pi_led_class ,NULL,pi_led_devno,NULL,DRIVER_NAME);
   
   gpiochip = gpiochip_find("bcm2708_gpio", is_right_chip);
   gpiochip->direction_output(gpiochip, led_pin, 1);
   gpiochip->set(gpiochip, led_pin, 0);
   printk("pi led init ok!\n");
   return 0;
}

   由於是字元裝置,所以對該檔案的操作通過open,write,ioctl等函式,所以要把這個函式和底層的操作函式對應起來,這就要用到file_operation這個結構體,來宣告:

//file_operations使系統的open,ioctl等函式指標指向我們所寫的led_open等函式,
//這樣系統才能夠呼叫
static struct file_operations pi_led_dev_fops = {  
   .owner          =THIS_MODULE,  
   .open	   =pi_led_open, 
   .unlocked_ioctl = pi_led_ioctl, 
   .release       = pi_led_release,
};

    這裡就讓open函式對應到pi_led_open函式,ioctl函式對應到pi_led_ioctl函式;

    然後我們就只需要編寫相應的pi_led_open以及pi_led_ioctl;這些函式裡面的操作就是最底層的GPIO操作,和微控制器是一樣的.

三  GPIO操作

     核心裡面的GPIO操作函式,被定義在#include <linux/gpio.h>,這個標頭檔案裡面,樹莓派官方做好了樹莓派的GPIO在核心裡面的註冊,所以呼叫gpio.h裡面的函式即可進行樹莓派的GPIO操作.

gpiochip = gpiochip_find("bcm2708_gpio", is_right_chip);

     bcm2708的操作可以檢視/arch/arm/mach-bcm2708/bcm2708_gpio.c檔案,具體也是對記憶體地址的操作:

#define GPIOFSEL(x)  (0x00+(x)*4)
#define GPIOSET(x)   (0x1c+(x)*4)
#define GPIOCLR(x)   (0x28+(x)*4)
#define GPIOLEV(x)   (0x34+(x)*4)
#define GPIOEDS(x)   (0x40+(x)*4)
#define GPIOREN(x)   (0x4c+(x)*4)
#define GPIOFEN(x)   (0x58+(x)*4)
#define GPIOHEN(x)   (0x64+(x)*4)
#define GPIOLEN(x)   (0x70+(x)*4)
#define GPIOAREN(x)  (0x7c+(x)*4)
#define GPIOAFEN(x)  (0x88+(x)*4)
#define GPIOUD(x)    (0x94+(x)*4)
#define GPIOUDCLK(x) (0x98+(x)*4)

四  測試程式

    ssh進入樹莓派,在主目錄下新建led.c

 #include<stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <unistd.h>
 #include <sys/ioctl.h>
 #include <sys/time.h>
 int main(int argc, char **argv)
 {
    int on;
    int led_no;
    int fd;
    int i;

    fd = open("/dev/pi_led", 0);
    if (fd < 0) {
       fd = open("/dev/pi_led", 0);
    }
    if (fd < 0) {
      perror("open device led");
      exit(1);
    }
    for(i=0;i<=20;i++){
      on = i%2;
      ioctl(fd, on, led_no);
      sleep(1);
    }
    close(fd);
    return 0;
 }