Linux 字符设备驱动开发基础（一）—— 编写简单 LED 设备驱动

现在，我们来编写自己第一个字符设备驱动 —— 点亮LED。（不完善，后面再完善）

硬件平台：Exynos4412（FS4412）

编写驱动分下面几步：

a -- 查看原理图、数据手册，了解设备的操作方法；

b -- 在内核中找到相近的驱动程序，以它为模板进行开发，有时候需要从零开始；

c -- 实现驱动程序的初始化：比如向内核注册这个驱动程序，这样应用程序传入文件名，内核才能找到相应的驱动程序；

d -- 设计所要实现的操作，比如 open、close、read、write 等函数；

e -- 实现中断服务（中断不是每个设备驱动所必须的）；

f -- 编译该驱动程序到内核中，或者用 insmod 命令加载；

g-- 测试驱动程序；

下面是一个点亮LED 的驱动：

第一步，当然是查看手册，查看原理图，找到相应寄存器；

查看手册，四个LED 所用寄存器为：

led2

GPX2CON 0x11000c40
GPX2DAT 0x11000c44

led3

GPX1CON 0x11000c20
GPX1DAT 0x11000c24

led4 3-4 3-5

GPF3CON 0x114001e0
GPF3DAT 0x114001e4

这里要注意：arm体系架构是io内存，必须要映射 ioremap( ); 其作用是物理内存向虚拟内存的映射。用到 writel readl这两个函数，详细解释会在后面不上，先看一下简单用法：

以LED2为例，下面是地址映射及读写：

[cpp] view plaincopy  
 int *pgpx2con  ;  
 int *pgpx2dat;  
   
 pgpx2con = ioremap( GPX2CON, 4);  
 pgpx2dat = ioremap(GPX2DAT,4);  
 readl(pgpx2con);  
 writel(0x01, pgpx2dat );  

下面是驱动程序，后面会更完善

[cpp] view plaincopy  
 #include <linux/module.h>  
 #include <linux/fs.h>  
 #include <linux/cdev.h>  
 #include <linux/device.h>  
 #include <asm/io.h>  
 #include <asm/uaccess.h>  
   
 static int major = 250;  
 static int minor=0;  
 static dev_t devno;  
 static struct class *cls;  
 static struct device *test_device;  
   
 #define  GPX2CON    0x11000c40  
 #define  GPX2DAT    0x11000c44  
 #define  GPX1CON    0x11000c20  
 #define  GPX1DAT    0x11000c24  
 #define  GPF3CON    0x114001e0  
 #define  GPF3DAT    0x114001e4  
   
 static int *pgpx2con  ;  
 static int *pgpx2dat;  
   
 static int *pgpx1con  ;  
 static int *pgpx1dat;  
   
 static int *pgpf3con  ;  
 static int *pgpf3dat;  
   
 void fs4412_led_off(int num);  
   
 void fs4412_led_on(int num)  
 {  
     switch(num)  
     {  
         case 1:  
             writel(readl(pgpx2dat) |(0x1<<7), pgpx2dat);  
             break;  
         case 2:  
             writel(readl(pgpx1dat) |(0x1<<0), pgpx1dat);            
             break;            
         case 3:  
             writel(readl(pgpf3dat) |(0x1<<4), pgpf3dat);    
             break;  
         case 4:  
             writel(readl(pgpf3dat) |(0x1<<5), pgpf3dat);            
             break;    
         default:  
             fs4412_led_off(1);  
             fs4412_led_off(2);  
             fs4412_led_off(3);  
             fs4412_led_off(4);  
             break;  
               
     }  
 }  
   
 void fs4412_led_off(int num)  
 {  
     switch(num)  
     {  
         case 1:  
             writel(readl(pgpx2dat) &(~(0x1<<7)), pgpx2dat);  
             break;  
         case 2:  
             writel(readl(pgpx1dat)&(~(0x1<<0)), pgpx1dat);              
             break;            
         case 3:  
             writel(readl(pgpf3dat) &(~(0x1<<4)), pgpf3dat);     
             break;  
         case 4:  
             writel(readl(pgpf3dat) &(~(0x1<<5)), pgpf3dat);             
             break;            
     }  
 }  
   
 static int led_open (struct inode *inode, struct file *filep)  
 {//open  
     fs4412_led_off(1);  
     fs4412_led_off(2);  
     fs4412_led_off(3);  
     fs4412_led_off(4);    
     return 0;  
 }  
   
 static int led_release(struct inode *inode, struct file *filep)  
 {//close  
     fs4412_led_off(1);  
     fs4412_led_off(2);  
     fs4412_led_off(3);  
     fs4412_led_off(4);    
     return 0;  
 }  
   
 static ssize_t led_read(struct file *filep, char __user *buf, size_t len, loff_t *pos)  
 {  
     return 0;  
 }  
   
 static ssize_t led_write(struct file *filep, const char __user *buf, size_t len, loff_t *pos)  
 {  
     int led_num;  
   
     if(len !=4)  
     {  
         return -EINVAL;  
     }  
     if(copy_from_user(&led_num,buf,len))  
     {  
         return -EFAULT;   
     }  
   
     fs4412_led_on(led_num);  
     printk("led_num =%d \n",led_num);  
   
     return 0;  
 }  
   
 static struct file_operations hello_ops=  
 {  
     .open     = led_open,  
     .release = led_release,  
     .read     = led_read,  
     .write    = led_write,  
 };  
   
 static void fs4412_led_init(void)  
 {  
     pgpx2con = ioremap(GPX2CON,4);  
     pgpx2dat = ioremap(GPX2DAT,4);  
   
     pgpx1con = ioremap(GPX1CON,4);  
     pgpx1dat =ioremap(GPX1DAT,4);  
   
     pgpf3con  = ioremap(GPF3CON,4);  
     pgpf3dat =ioremap(GPF3DAT,4);  
   
     writel((readl(pgpx2con)& ~(0xf<<28)) |(0x1<<28),pgpx2con) ;  
     writel((readl(pgpx1con)& ~(0xf<<0)) |(0x1<<0),pgpx1con) ;     
     writel((readl(pgpf3con)& ~(0xff<<16)) |(0x11<<16),pgpf3con) ;     
 }  
   
 static int led_init(void)  
 {  
     int ret;      
     devno = MKDEV(major,minor);  
     ret = register_chrdev(major,"led",&hello_ops);  
   
     cls = class_create(THIS_MODULE, "myclass");  
     if(IS_ERR(cls))  
     {  
         unregister_chrdev(major,"led");  
         return -EBUSY;  
     }  
     test_device = device_create(cls,NULL,devno,NULL,"led");//mknod /dev/hello  
     if(IS_ERR(test_device))  
     {  
         class_destroy(cls);  
         unregister_chrdev(major,"led");  
         return -EBUSY;  
     }     
     fs4412_led_init();  
     return 0;  
 }  
   
 void fs4412_led_unmap(void)  
 {  
     iounmap(pgpx2con);  
     iounmap(pgpx2dat );  
   
     iounmap(pgpx1con);  
     iounmap(pgpx1dat );  
   
     iounmap(pgpf3con );  
     iounmap(pgpf3dat );  
 }  
   
 static void led_exit(void)  
 {  
     fs4412_led_unmap();  
     device_destroy(cls,devno);  
     class_destroy(cls);   
     unregister_chrdev(major,"led");  
     printk("led_exit \n");  
 }  
   
 MODULE_LICENSE("GPL");  
 module_init(led_init);  
 module_exit(led_exit);  

测试程序：

[cpp] view plaincopy  
 #include <sys/types.h>  
 #include <sys/stat.h>  
 #include <fcntl.h>  
 #include <stdio.h>  
   
 main()  
 {  
     int fd,i,lednum;  
   
     fd = open("/dev/led",O_RDWR);  
     if(fd<0)  
     {  
         perror("open fail \n");  
         return ;  
     }  
     for(i=0;i<100;i++)  
     {  
         lednum=0;  
         write(fd,&lednum,sizeof(int));  
         lednum = i%4+1;  
         write(fd,&lednum,sizeof(int));    
         sleep(1);  
     }  
     close(fd);  
 }  

makefile:

[cpp] view plaincopy  
 ifneq  ($(KERNELRELEASE),)  
 obj-m:=hello.o  
 $(info "2nd")  
 else  
 #KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build  
 KDIR := /home/xiaoming/linux-3.14-fs4412  
 PWD:=$(shell pwd)  
 all:  
     $(info "1st")  
     make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules  
     arm-none-linux-gnueabi-gcc test.c  
     sudo cp hello.ko a.out /rootfs/test/  
 clean:  
     rm -f *.ko *.o *.symvers *.mod.c *.mod.o *.order  
 endif  