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嵌入式Linux中的LED驱动控制（基于misc）

时间：2024-06-14 23:43:12浏览次数：14  
标签：__ LED void misc BASE static Linux iomem define

在开发驱动程序的时候，有时希望快速地实现其业务功能，以把精力放在文件接口功能的测试上来。这样，对于常见的一些繁琐而又不能省略的步骤（如设备号的申请、字符设备的注册、设备节点文件的创建等），就希望能尽量地简化。这时，就可以使用Linux内核提供的misc（杂项）来实现。

这里仍然使用“嵌入式Linux中的LED驱动控制”一文中的例子，实现三个LED的驱动，但改成使用misc来实现，其驱动程序代码如下。

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/miscdevice.h>
//以下定义总线及寄存器的物理地址
#define AHB4_PERIPH_BASE (0x50000000)
#define RCC_BASE (AHB4_PERIPH_BASE + 0x0000)
#define RCC_MP_GPIOENA (RCC_BASE + 0xA28)
#define GPIOA_BASE (AHB4_PERIPH_BASE + 0x2000)
#define GPIOA_MODER (GPIOA_BASE + 0x0000)
#define GPIOA_OTYPER (GPIOA_BASE + 0x0004)
#define GPIOA_OSPEEDR (GPIOA_BASE + 0x0008)
#define GPIOA_PUPDR (GPIOA_BASE + 0x000C)
#define GPIOA_IDR (GPIOA_BASE + 0x0010)
#define GPIOA_ODR (GPIOA_BASE + 0x0014)
#define GPIOA_BSRR (GPIOA_BASE + 0x0018)
#define GPIOG_BASE (AHB4_PERIPH_BASE + 0x8000)
#define GPIOG_MODER (GPIOG_BASE + 0x0000)
#define GPIOG_OTYPER (GPIOG_BASE + 0x0004)
#define GPIOG_OSPEEDR (GPIOG_BASE + 0x0008)
#define GPIOG_PUPDR (GPIOG_BASE + 0x000C)
#define GPIOG_ODR (GPIOG_BASE + 0x0014)
#define GPIOG_BSRR (GPIOG_BASE + 0x0018)
#define GPIOB_BASE (AHB4_PERIPH_BASE + 0x3000)
#define GPIOB_MODER (GPIOB_BASE + 0x0000)
#define GPIOB_OTYPER (GPIOB_BASE + 0x0004)
#define GPIOB_OSPEEDR (GPIOB_BASE + 0x0008)
#define GPIOB_PUPDR (GPIOB_BASE + 0x000C)
#define GPIOB_ODR (GPIOB_BASE + 0x0014)
#define GPIOB_BSRR (GPIOB_BASE + 0x0018)
//以下定义时钟控制寄存器名称
static void __iomem *RCC_MP_AHB4ENSETR;
static void __iomem *GPIO_MODER_PA;
static void __iomem *GPIO_OTYPER_PA;
static void __iomem *GPIO_OSPEEDR_PA;
static void __iomem *GPIO_PUPDR_PA;
static void __iomem *GPIO_ODR_PA;
static void __iomem *GPIO_BSRR_PA;
static void __iomem *GPIO_MODER_PB;
static void __iomem *GPIO_OTYPER_PB;
static void __iomem *GPIO_OSPEEDR_PB;
static void __iomem *GPIO_PUPDR_PB;
static void __iomem *GPIO_ODR_PB;
static void __iomem *GPIO_BSRR_PB;
static void __iomem *GPIO_MODER_PG;
static void __iomem *GPIO_OTYPER_PG;
static void __iomem *GPIO_OSPEEDR_PG;
static void __iomem *GPIO_PUPDR_PG;
static void __iomem *GPIO_ODR_PG;
static void __iomem *GPIO_BSRR_PG;
//实现open函数，为file_oprations结构体成员函数
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{ 
    unsigned int tmp;
    //以下使能GPIOA、GPIOB、GPIOG端口时钟
    tmp = ioread32(RCC_MP_AHB4ENSETR);
    tmp |= (0x1 << 6) | (0x1 << 1) | (0x1 << 0);
    iowrite32(tmp, RCC_MP_AHB4ENSETR);
    return 0;
}
//实现write函数，为file_oprations结构体成员函数
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
    unsigned char value;
    unsigned long n;
    n = copy_from_user(&value, buf, cnt);    //从应用空间获取值
    switch(value)            //根据应用空间的值判断具体操作
  {
        case 0:                        //全部点亮三个LED
            iowrite32(0x20000000, GPIO_BSRR_PA);
            iowrite32(0x200000, GPIO_BSRR_PB);
            iowrite32(0x40000, GPIO_BSRR_PG);
            break;
        case 1:                        //点亮红色LED
            iowrite32(0x20000000, GPIO_BSRR_PA);
            break;
        case 2:                        //点亮绿色LED
            iowrite32(0x40000, GPIO_BSRR_PG);
            break;
        case 3:                        //点亮蓝色LED
            iowrite32(0x200000, GPIO_BSRR_PB);
            break;
        case 4:                        //熄灭红色LED
            iowrite32(0x2000, GPIO_BSRR_PA);
            break;
        case 5:                        //熄灭绿色LED
            iowrite32(0x04, GPIO_BSRR_PB);
            break;
        case 6:                        //熄灭蓝色LED
            iowrite32(0x20, GPIO_BSRR_PG);
            break;
        case 7:                        //全部熄灭三个LED
            iowrite32(0x2000, GPIO_BSRR_PA);
            iowrite32(0x20, GPIO_BSRR_PB);
            iowrite32(0x04, GPIO_BSRR_PG);
            break;
        default:                        //全部熄灭
            iowrite32(0x2000, GPIO_BSRR_PA);
            iowrite32(0x20, GPIO_BSRR_PB);
            iowrite32(0x04, GPIO_BSRR_PG);
            break;
    }
       return 0;
}
//实现release函数，为file_oprations结构体函数
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    unsigned int tmp;
    //以下禁能GPIOA、GPIOB、GPIOG端口时钟
    tmp = ioread32(RCC_MP_AHB4ENSETR);
    tmp &= ~0x43;
    iowrite32(tmp, RCC_MP_AHB4ENSETR);
    return 0;
}
//定义一个file_oprations类型的结构体，名为led_dev_fops，包含上述申明的成员函数
static struct file_operations led_dev_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open,               //指定open函数成员
    .write = led_write,             //指定write函数成员
    .release = led_release,         //指定release函数成员
};
//定义一个miscdevice类型的结构体，名为led
static struct miscdevice led = {
    .minor = 0,                 //定义次设备号
    .name = "led",              //定义设备节点名称
    .fops = &led_dev_fops,      //指定file_oprations接口
};
//初始化函数，此处为驱动模块的入口函数
static int __init led_init(void)
{
    unsigned int tmp;
    //以下实现各个寄存器的地址映射
    RCC_MP_AHB4ENSETR = ioremap(RCC_MP_GPIOENA, 4);
    GPIO_MODER_PA = ioremap(GPIOA_MODER, 4);
    GPIO_OTYPER_PA = ioremap(GPIOA_OTYPER, 4);
    GPIO_OSPEEDR_PA = ioremap(GPIOA_OSPEEDR, 4);
    GPIO_PUPDR_PA = ioremap(GPIOA_PUPDR, 4);
    GPIO_ODR_PA = ioremap(GPIOA_ODR, 4);
    GPIO_BSRR_PA = ioremap(GPIOA_BSRR, 4);
    GPIO_MODER_PB = ioremap(GPIOB_MODER, 4);
    GPIO_OTYPER_PB = ioremap(GPIOB_OTYPER, 4);
    GPIO_OSPEEDR_PB = ioremap(GPIOB_OSPEEDR, 4);
    GPIO_PUPDR_PB = ioremap(GPIOB_PUPDR, 4);
    GPIO_ODR_PB = ioremap(GPIOB_ODR, 4);
    GPIO_BSRR_PB = ioremap(GPIOB_BSRR, 4);
    GPIO_MODER_PG = ioremap(GPIOG_MODER, 4);
    GPIO_OTYPER_PG = ioremap(GPIOG_OTYPER, 4);
    GPIO_OSPEEDR_PG = ioremap(GPIOG_OSPEEDR, 4);
    GPIO_PUPDR_PG = ioremap(GPIOG_PUPDR, 4);
    GPIO_ODR_PG = ioremap(GPIOG_ODR, 4);
    GPIO_BSRR_PG = ioremap(GPIOG_BSRR, 4);
    //以下使能GPIOA、GPIOB、GPIOG端口时钟
    tmp = ioread32(RCC_MP_AHB4ENSETR);
    tmp |= (0x1 << 6) | (0x1 << 1) | (0x1 << 0);
    iowrite32(tmp, RCC_MP_AHB4ENSETR);
    //以下把GPIOA、GPIOB、GPIOG端口配置为输出、上位模式
    tmp = ioread32(GPIO_MODER_PA);
    tmp &= ~(0x3 << 26);
    tmp |= (0x1 << 26);
    iowrite32(tmp, GPIO_MODER_PA);
    tmp = ioread32(GPIO_MODER_PB);
    tmp &= ~(0x3 << 10);
    tmp |= (0x1 << 10);
    iowrite32(tmp, GPIO_MODER_PB);
    tmp = ioread32(GPIO_MODER_PG);
    tmp &= ~(0x3 << 4);
    tmp |= (0x1 << 4);
    iowrite32(tmp, GPIO_MODER_PG);
    tmp = ioread32(GPIO_PUPDR_PA);
    tmp &= ~(0x3 << 26);
    tmp |= (0x1 << 26);
    iowrite32(tmp, GPIO_PUPDR_PA);
    tmp = ioread32(GPIO_PUPDR_PB);
    tmp &= ~(0x3 << 10);
    tmp |= (0x1 << 10);
    iowrite32(tmp, GPIO_PUPDR_PB);
    tmp = ioread32(GPIO_PUPDR_PG);
    tmp &= ~(0x3 << 4);
    tmp |= (0x1 << 4);
    iowrite32(tmp, GPIO_PUPDR_PG);
    //以下设定GPIOA、GPIOB、GPIOG端口初始值
    iowrite32(0x2000, GPIO_BSRR_PA);
    iowrite32(0x20, GPIO_BSRR_PB);
    iowrite32(0x04, GPIO_BSRR_PG);
    //以下禁能GPIOA、GPIOB、GPIOG端口时钟
    tmp = ioread32(RCC_MP_AHB4ENSETR);
    tmp &= ~0x43;
    iowrite32(tmp, RCC_MP_AHB4ENSETR);
    //注册misc设备
    tmp = misc_register(&led);
    return tmp;
}
//退出函数，此处为驱动模块的出口函数
static void __exit led_exit(void)
{
    //以下实现各个寄存器的解除映射
    iounmap(RCC_MP_AHB4ENSETR);
    iounmap(GPIO_MODER_PA);
    iounmap(GPIO_OTYPER_PA);
    iounmap(GPIO_OSPEEDR_PA);
    iounmap(GPIO_PUPDR_PA);
    iounmap(GPIO_ODR_PA);
    iounmap(GPIO_BSRR_PA);
    iounmap(GPIO_MODER_PB);
    iounmap(GPIO_OTYPER_PB);
    iounmap(GPIO_OSPEEDR_PB);
    iounmap(GPIO_PUPDR_PB);
    iounmap(GPIO_ODR_PB);
    iounmap(GPIO_BSRR_PB);
    iounmap(GPIO_MODER_PG);
    iounmap(GPIO_OTYPER_PG);
    iounmap(GPIO_OSPEEDR_PG);
    iounmap(GPIO_PUPDR_PG);
    iounmap(GPIO_ODR_PG);
    iounmap(GPIO_BSRR_PG);
    //销毁misc设备
    misc_deregister(&led);
}
module_init(led_init);            //模块入口申明
module_exit(led_exit);            //模块出口申明
MODULE_LICENSE("GPL");            //GPL协议申明

配套的Makefile文件内容如下。

KERNEL_DIR=/opt/ebf_linux_kernel_mp157_depth1/build_image/build
ARCH=arm
CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
export ARCH CROSS_COMPILE
obj-m := led.o
all:
        $(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURDIR) modules
clean:
        $(MAKE) -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURDIR) clean

Makefile文件中的第一行指定了开发板的内核源代码位置，若放到了其他路径可自行修改。另外，该内容在复制粘贴后，需要修改命令两行（倒数第1、3行）前面的空余部分，修改为Tab键开头。

以下是测试用的应用程序代码，文件名为app.c。

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
   int fd;
   unsigned char val = 0;
   fd = open("/dev/led", O_RDWR);        //打开设备节点
   if( fd < 0 )
      printf("can`t open\n");
   if( argc != 3 )                        //命令参数不对时提示
    {
       printf("Usage :\n");
       printf("%s <all|red|green|blue> <on|off>\n", argv[0]);
       return 0;
    }
   if(strcmp(argv[1], "all") == 0)
    {
      if(strcmp(argv[2], "on") == 0)
         val = 0;                        //值为0时全部点亮
      else
         val = 7;                        //值为7时全部熄灭
    }
   else if(strcmp(argv[1], "red") == 0)
    {
      if(strcmp(argv[2], "on") == 0)
        val = 1;                        //值为1时红色点亮
      else
        val = 4;                        //值为4时红色熄灭
    }
   else if(strcmp(argv[1], "green") == 0)
    {
      if(strcmp(argv[2], "on") == 0)
        val = 2;                        //值为2时绿色点亮
      else
        val = 6;                        //值为6时绿色熄灭
    }
   else if(strcmp(argv[1], "blue") == 0)
    {
      if(strcmp(argv[2], "on") == 0)
        val = 3;                        //值为3时蓝色点亮
      else
        val = 5;                        //值为5时蓝色熄灭
    }
   write(fd, &val, 1);            //把值写入设备节点
   close(fd);                     //关闭设备节点
   return 0;
}

执行make命令编译驱动程序，成功后会生成名为led.ko的驱动模块文件。再对应用程序进行交叉编译，执行“arm-linux-gnueabihf-gcc app.c -o app”即可。实验的果与“嵌入式Linux中的LED驱动控制”一文中的完全一样，这里就不给出了。

把上面的驱动代码和“嵌入式Linux中的LED驱动控制”一文中的代码进行比较可以看出，本例的代码省略了动态申请设备号、定义字符结构体cdev、建立类、创建设备节点文件等部分，只关注了具体的控制过程。为何这些内容可以被精简？其时并没有减，而是在Linux内核中，本来就有一个名为misc的设备（杂项设备），其主设备号固定为10（可通过cat /proc/devices查看）。本例代码其实就是“借用”了这个设备名和主设备号，所以就不用再申请和注册了。misc设备有一个自己的结构体名为struct miscdevice，在它内部可通过minor成员指定次设备号（主设备号已固定为10），通过name成员指定设备节点文件的名称（设备名称已固定为misc），通过fops成员指定file_oprations结构体。一般只需要指定这三个成员变量就可以了，文件操作的接口仍然通过file_oprations结构体来指定。在驱动模块的入口函数中，在进行寄存器映射和配置之后，调用了misc_register函数，对前面定义的miscdevice结构体（misc设备）进行注册。在出口函数中，在解除寄存器映射之后，调用了misc_deregister函数，对注册的设备进行销毁。

本例代码中使用的应用程序和“嵌入式Linux中的LED驱动控制”一文中的完全一样，因为驱动的设备节点文件没变，对于驱动操作的接口（file_oprations）也没变，所以可以延用该应用程序。

可见，通过misc杂项设备的应用，可让驱动开发者专注于具体功能的实现，而忽略一些形式化的东西。当然，在开发测试完成后，最好还是回到通用的方法上来，这样比较规范和保险。

标签：__,LED,void,misc,BASE,static,Linux,iomem,define
From： https://www.cnblogs.com/fxzq/p/18239884

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