Linux LED 灯驱动开发

Linux下LED灯驱动原理、这里的I/O是指输入输出，并不是单片机里的IO引脚。当外部寄存器或内存映射到内存空间时，称为I/O内存。

Linux LED 灯驱动开发

• 1.Linux下LED灯驱动原理
  • 1.1 地址映射
    • MMU，内存管理单元
      • 作用
        • ① 完成虚拟空间到物理空间的映射
        • ② 内存保护，设置存储器的访问权限，设置虚拟存储空间的缓冲特性
      • ioremap函数：获取指定物理地址空间对应的虚拟地址空间
        • phys_addr:要映射的物理起始地址；mtype:要映射的内存空间大小
        • 返回值：__iomem类型的指针，指向映射后的虚拟空间首地址
      • iounmap函数：释放掉ioremap函数所做的映射
        • addr：要取消的映射的虚拟空间首地址
  • 1.2 I/O内存访问函数
    • 这里的I/O是指输入输出，并不是单片机里的IO引脚。当外部寄存器或内存映射到内存空间时，称为I/O内存。
    • 通过一组操作函数来对映射后的内存进行读写操作
      • ① 读操作函数
        • u8 readb(const volatile void __iomem *addr)
        • u16 readw(const volatile void __iomem *addr)
        • u32 readl(const volatile void __iomem *addr)
      • ② 写操作函数
        • void writeb(u8 value, volatile void __iomem *addr)
        • void writew(u16 value, volatile void __iomem *addr)
        • void writel(u32 value, volatile void __iomem *addr)
• 2. 硬件原理图
• 3 实验程序编写
  • 3.1 LED灯驱动程序编写
    • 创建文件夹，创建VSCode工程，创建led.c文件，此文件就是led的驱动文件
    • ① 定义宏，包括主设备号、设备名字、LED开/关宏
    • ② 本实验要用的寄存器宏定义
    • ③ 经过内存映射后的寄存器地址指针
    • ④ led_switch函数：用于控制开发板上的LED灯亮灭，sta：1，打开LED灯；sta：0，关闭LED灯。
    • ⑤ led_open函数，空函数，在此函数将设备结构体作为参数filp的私有数据
    • ⑥ led_read函数，空函数，可以读取GPIO1_DR寄存器的值，返回给应用程序以读取LED的状态。
    • ⑦ led_write函数，空函数，实现对灯的开关操作，当应用程序调用write函数向led设备写数据的时候此函数就会执行。
    • ⑧ led_release函数，空函数，关闭设备的时候会释放掉led_open函数中添加的私有数据
    • ⑨ 设备文件操作结构体led_fops的定义和初始化
    • ⑩ led_init驱动入口函数，实现LED的初始化工作
      • 通过ioremap函数获取物理寄存器地址映射后的虚拟地址，
      • 使能GPIO1时钟，设置GPIO1_IO03复用功能，配置GPIO1_IO03的属性
      • 使用register_chrdev函数注册led字符设备
    • 驱动出口函数led_exit，首先使用iounmap取消内存映射，最后使用unregister_chrdev注销这个字符设备。
    • 使用module_init和module_exit这两个函数指定led设备驱动加载和卸载函数
    • 添加LICENSE和作者信息
  • 3.2 编写测试APP
    • 应用APP通过操作/dev/led文件来完成LED设备的控制。写0表示关闭LED灯，写1表示打开LED灯。
      • 打开文件，关闭文件，对文件进行读写
• 4 运行测试
  • 4.1 编译驱动程序和测试APP
    • ① 编译驱动程序
      • 编写Makefile文件
      • 编译成功以后生成也led.ko驱动模块文件
    • ② 编译测试APP
      • 编译成功以后就会生成ledAPP这个应用程序
  • 4.2运行测试
    • 将led.ko和ledAPP拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中，重启开发板，进入目录
    • depmod //第一次加载驱动需要运行此命令
    • modprobe led.ko //加载驱动
    • mknod /dev/led c 200 0 //创建“dev/led”设备节点
    • ./ledApp /dev/led 1 //打开LED灯
    • rmmod led.ko //卸载驱动