（基於三星Exynos 4412 / iTop4412精英版開發板）

1. 開發前準備和核心編譯

將Linux核心iTop4412_Kernel_3.0_20180508.tar.gz複製到虛擬機器，解壓。

進入解壓後的資料夾，使用命令cp config_for_linux_scp_elite .config覆蓋配置檔案。

執行make zImage編譯核心。

注意：

​ 此處的編譯是必須的。否則在下面僅編譯模組的時候會報錯。

2. 第一個最簡驅動

2.1 驅動程式碼

mini_linux_module.c:

#include <linux/init.h>
 

//init.h - 包含初始化巨集定義的標頭檔案,程式碼中的函式module_init和module_exit在此檔案中 
#include <linux/module.h>

MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); //本定義必須，宣告GPL協議
MODULE_AUTHOR("TOPEET");    //宣告程式碼/驅動作者，懶得改了

static int hello_init(void)
{
    printk(KERN_EMERG "HELLO WORLD enter!\n"); //向核心列印資訊，KERN_EMERG為優先順序最高的列印資訊，LVL：0
                                            //預設級別為4
 

    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_EMERG "HELLO WORLD exit!\n");

}

module_init(hello_init); //驅動載入（insmod）時執行的函式，引數為初始化函式的函式指標
module_exit(hello_exit); //驅動解除安裝（rmmod）時執行的函式，引數為驅動解除安裝函式的函式指標

可通過修改/proc/sys/kernel/printk來修改printk列印日誌的等級。

檔案內容及含義如下：

[root@iTOP-4412
 
]# cat /proc/sys/kernel/printk                                                                                                                                                
7       4       1       7

控制檯日誌級別：優先順序高於該值的訊息將被列印至控制檯

預設的訊息日誌級別：將用該優先順序來列印沒有優先順序的訊息

最低的控制檯日誌級別：控制檯日誌級別可被設定的最小值(最高優先順序)

預設的控制檯日誌級別：控制檯日誌級別的預設值

數值越小，優先順序越高

2.2 Makefile

#!/bin/bash
#通知編譯器我們要編譯模組的哪些原始碼
#這裡是編譯itop4412_hello.c這個檔案編譯成中間檔案itop4412_hello.o
obj-m += mini_linux_module.o 

#原始碼目錄變數，這裡使用者需要根據實際情況選擇路徑
#注意：這裡的原始碼目錄下的原始碼必須編譯過一次！
KDIR := /home/clair/iTop4412_Kernel_3.0

#當前目錄變數
PWD ?= $(shell pwd)

#make命名預設尋找第一個目標
#make -C就是指呼叫執行的路徑
#$(KDIR)Linux原始碼目錄，這裡指的是/home/clair/iTop4412_Kernel_3.0
#$(PWD)當前目錄變數
#modules要執行的操作
all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

#make clean執行的操作是刪除字尾為o的檔案
clean:
    rm -rf *.o

2.3 編譯&載入驅動模組

將mini_linux_module.c和Makefile放在同一個目錄下，make clean;make進行編譯。

生成的檔案如下所示：

其中，ko檔案是需要載入的核心驅動模組檔案。

編譯時會自動生成mini_linux_module.mod.c檔案。

將ko檔案複製到開發板，使用insmod裝載驅動，可以看到執行了驅動中的函式：

lsmod檢視已裝載模組：

rmmod解除安裝模組：

解除安裝模組時可能會出現錯誤，解決方法如圖所示，根據提示新建缺少的目錄即可。

3. 裝置驅動的註冊

首先，需要進入核心的裝置平臺檔案（此處為iTop4412_Kernel_3.0/arch/arm/mach-exynos/mach-itop4412.c）

新增自己的裝置驅動的platform_device結構體（這裡跳過了KConfig和Menuconfig相關的設定）：

struct platform_device s3c_device_gpio_rgb_ctl = {
        .name   = "rgb_gpio_ctl",
        .id             = -1,
};

注意：這裡的.name與驅動的platform_driver.driver.name必須相同。

之後在同一個檔案的結構體static struct platform_device *smdk4x12_devices[] __initdata的定義中新增上述結構體的引用如下：

static struct platform_device *smdk4x12_devices[] __initdata = {
    ...
    #ifdef CONFIG_LEDS_CTL
            &s3c_device_leds_ctl,
    #endif
            &s3c_device_gpio_rgb_ctl, //add here

    #ifdef CONFIG_BUZZER_CTL
            &s3c_device_buzzer_ctl,
    #endif
}

編譯核心，生成zImage並燒錄zImage映象。

同理，在自己編寫的驅動中的裝置名稱也要定義為相同名稱：

#define DRIVER_NAME "rgb_gpio_ctl"   //這裡的name必須和核心中註冊的名字一樣！！！
...
struct platform_driver hello_driver = {
    .probe = hello_probe,    //insmod，設備註冊匹配成功後，自動執行該函式
    .remove = hello_remove,    //rmmod執行後，裝置反註冊成功後執行
    .shutdown = hello_shutdown,
    .suspend = hello_suspend,
    .resume = hello_resume,
    .driver = {
        .name = DRIVER_NAME,    //這裡的name必須和核心中註冊的名字一樣！！！
        .owner = THIS_MODULE,
    }
};

在驅動的init函式和exit函式裡，增加對裝置節點的註冊和反註冊：

static int hello_init(void)
{
    int DriverState;

    printk(KERN_EMERG "HELLO WORLD enter!\n");
    DriverState = platform_driver_register(&hello_driver);   //註冊裝置節點

    printk(KERN_EMERG "\tDriverState is %d\n",DriverState);
    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    printk(KERN_EMERG "HELLO WORLD exit!\n");

    platform_driver_unregister(&hello_driver);        //反註冊裝置節點
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

註冊和反註冊使用函式platform_driver_register和platform_driver_unregister實現。

編譯ko後insmod，可以看到Linux已經把啟動匹配成功了，並且執行了驅動中的.probe對應的hello_probe函式：

static int hello_probe(struct platform_device *pdv){

    printk(KERN_EMERG "\tinitialized\n");

    return 0;
}

注意：

​ insmod時，Linux會將要載入的驅動的platform_driver.driver.name和核心裝置平臺檔案中所有註冊的platform_device結構體的.name進行匹配，並且僅在匹配成功的情況下，才執行.probe指向的函式。

​ 在本例中，若不修改核心，則insmod之後（準確點說是insmod之後，通過platform_driver_register函式註冊驅動時），系統無法匹配裝置，會出現成功insmod但是不執行probe函式的情況。

4. Misc device（雜項裝置）的裝置節點

雜項裝置能夠提供一個裝置節點（裝置檔案）供作業系統訪問，以實現對裝置的操作。

在程式中定義file_operations結構體和對應函式，以宣告該裝置檔案對應的操作：

static long hello_ioctl( struct file *files, unsigned int cmd, unsigned long arg){
    printk("cmd is %d,arg is %d\n",cmd,arg);
    return 0;
}

static int hello_release(struct inode *inode, struct file *file){
    printk(KERN_EMERG "hello release\n");
    return 0;
}

static int hello_open(struct inode *inode, struct file *file){
    printk(KERN_EMERG "hello open\n");
    return 0;
}

static struct file_operations hello_ops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = hello_open,         //使用open開啟裝置檔案時執行的操作
    .release = hello_release,   //使用close函式關閉裝置檔案執行的操作
    .unlocked_ioctl = hello_ioctl,  //使用ioctl操作裝置檔案時執行的操作
};

宣告結構體後，在probe和remove函式裡對節點進行註冊（misc_register）和反註冊（misc_deregister）：

static int hello_probe(struct platform_device *pdv){
    printk(KERN_EMERG "\tinitialized\n");
    misc_register(&hello_dev);     //雜項裝置節點註冊
    return 0;
}

static int hello_remove(struct platform_device *pdv){
    printk(KERN_EMERG "\tremove\n");
    misc_deregister(&hello_dev);    //雜項裝置節點反註冊
    return 0;
}

5. GPIO的操作

5.1 從電路圖分析GPIO相關資訊

底板原理圖上找LCD相關的部分，確定引腳網路標號。

在對應的核心板原理圖上檢視對應的GPIO口和GPIO口供電電壓：

通過GPIO口供電電壓為VDDQ_LCD可以找到對應的電壓控制引腳是電源晶片的VDDIOAP_18：

搜尋可知，VDDIOAP_18的電壓由電壓晶片的VLDO3決定。

因此，若修改電源晶片的VLDO3電壓，就可以實現調整輸出電平。

實際測試時，修改Kernel下的相關內容會出錯，因此只能使用電平轉換晶片74ALVC164245實現1.8V到3.3V的轉換。

使用該晶片時，Vccb**必須**要大於Vcca。

5.2 GPIO口相關操作

5.2.1 GPIO口的定義

GPIO口相關的定義在arch\arm\mach-exynos\include\mach\gpio-exynos4.h下。

各GPIO口的定義對應關係如下：

例如，對應F2_0的GPIO的巨集定義是：EXYNOS4_GPF2(0)

5.2.2 GPIO請求和釋放

要操作GPIO，首先需要在系統中對GPIO進行申請，這樣就可以阻止其他驅動重複使用GPIO。

申請的函式如下：

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)

第一個引數是GPIO，第二個引數是給這個佔用起的名字。

例如：

static int rgb_lcd_gpios[] =
{
    EXYNOS4_GPF2(0), EXYNOS4_GPF1(7), EXYNOS4_GPF1(3), EXYNOS4_GPF1(2),
    EXYNOS4_GPF1(1), EXYNOS4_GPF1(0), EXYNOS4_GPF0(2), EXYNOS4_GPF0(1),
    EXYNOS4_GPF2(1), EXYNOS4_GPF2(2), EXYNOS4_GPF2(7), EXYNOS4_GPF3(0),
    EXYNOS4_GPF3(1)
};
//...
gpio_request(rgb_lcd_gpios[i], "LED");

返回值為0則操作成功。

在不使用GPIO時，需要進行釋放。

使用函式gpio_free實現：

for(i = 0; i < LED_NUM; i++)
{
    gpio_free(rgb_lcd_gpios[i]);
}

5.2.3 GPIO的方向、輸出、讀取、上下拉

GPIO的輸入輸出、模式選擇使用s3c_gpio_cfgpin設定。

例如，將F2_0設定為輸出：s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPF2(0), S3C_GPIO_OUTPUT);

相關的選項定義如下：

#define S3C_GPIO_SPECIAL_MARK   (0xfffffff0)
#define S3C_GPIO_SPECIAL(x) (S3C_GPIO_SPECIAL_MARK | (x))

/* Defines for generic pin configurations */
#define S3C_GPIO_INPUT  (S3C_GPIO_SPECIAL(0))
#define S3C_GPIO_OUTPUT (S3C_GPIO_SPECIAL(1))
#define S3C_GPIO_SFN(x) (S3C_GPIO_SPECIAL(x))

#define s3c_gpio_is_cfg_special(_cfg) \
    (((_cfg) & S3C_GPIO_SPECIAL_MARK) == S3C_GPIO_SPECIAL_MARK)

GPIO的輸出電平使用函式gpio_set_value控制。

例如：gpio_set_value(EXYNOS4_GPF2(0), 1);輸出高電平。

GPIO讀取使用函式gpio_get_value實現。

例如：int gpio = gpio_get_value(EXYNOS4_GPF2(0))

GPIO的上下拉配置使用s3c_gpio_setpull實現。

例如設定為無上下拉：s3c_gpio_setpull(DATA_PORT[i],S3C_GPIO_PULL_NONE);

相關定義：

#define S3C_GPIO_PULL_NONE  ((__force s3c_gpio_pull_t)0x00)
#define S3C_GPIO_PULL_DOWN  ((__force s3c_gpio_pull_t)0x01)
#define S3C_GPIO_PULL_UP    ((__force s3c_gpio_pull_t)0x02)

6. 延時

Linux中提供了常用的延時函式：（忙等待）

包含標頭檔案：

#include <linux/delay.h>

秒級延時：delay(x)

毫秒延時：mdelay(x)

微秒延時：udelay(x)

納秒級別延時ndelay(x)和平臺標頭檔案相關，一般包含在include/asm-???/delay.h中。

除了delay類之外，還有sleep類函式也可以實現該效果。