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一、Linux下LED灯驱动原理
1.地址映射
二、硬件原理图分析
三、实验程序编写
1.LED 灯驱动程序编写
2.编写测试APP
四、运行测试
1.编译驱动程序和测试APP
#xff08;1#xff09;编译驱动程序
#xff08;2#xff09;编译测试APP
2.运行测试 一、Linux下…目录
一、Linux下LED灯驱动原理
1.地址映射
二、硬件原理图分析
三、实验程序编写
1.LED 灯驱动程序编写
2.编写测试APP
四、运行测试
1.编译驱动程序和测试APP
1编译驱动程序
2编译测试APP
2.运行测试 一、Linux下LED灯驱动原理 Linux 下的任何外设驱动最终都是要配置相应的硬件寄存器。所以本章的LED 灯驱动最终也是对I.MX6ULL 的IO口进行配置与裸机实验不同的是在Linux 下编写驱动要符合Linux的驱动框架。I.MX6U-ALPHA 开发板上的LED 连接到I.MX6ULL 的GPIO1_IO03 这个引脚上因此本章实验的重点就是编写Linux 下I.MX6UL引脚控制驱动。
1.地址映射 MMU 全称叫做Memory Manage Unit也就是内存管理单元。在老版本的Linux 中要求处理器必须有MMU但是现在Linux 内核已经支持无MMU的处理器了。MMU主要完成的功能如下
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。 我们重点来看一下第1点也就是虚拟空间到物理空间的映射也叫做地址映射。首先了解两个地址概念虚拟地址(VA,Virtual Address)、物理地址(PAPhyscical Address)。对于32 位的处理器来说虚拟地址范围是2^324GB我们的开发板上有512MB 的DDR3这512MB 的内存就是物理内存经过MMU 可以将其映射到整个4GB 的虚拟空间如下图所示 物理内存只有512MB虚拟内存有4GB那么肯定存在多个虚拟地址映射到同一个物理地址上去虚拟地址范围比物理地址范围大的问题处理器自会处理。 Linux 内核启动的时候会初始化MMU设置好内存映射设置好以后CPU 访问的都是虚拟地址。比如I.MX6ULL 的GPIO1_IO03 引脚的复用寄存器IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 的地址为0X020E0068。如果没有开启MMU 的话直接向0X020E0068 这个寄存器地址写入数据就可以配置GPIO1_IO03 的复用功能。现在开启了MMU并且设置了内存映射因此就不能直接向0X020E0068 这个地址写入数据了。我们必须得到0X020E0068 这个物理地址在Linux 系统里面对应的虚拟地址这里就涉及到了物理内存和虚拟内存之间的转换需要用到两个函数ioremap 和iounmap。
二、硬件原理图分析 从上图可以看出LED0 接到了GPIO_3 上GPIO_3 就是GPIO1_IO03当GPIO1_IO03输出低电平(0)的时候发光二极管LED0 就会导通点亮当GPIO1_IO03 输出高电平(1)的时候发光二极管LED0 不会导通因此LED0也就不会点亮。所以LED0 的亮灭取决于GPIO1_IO03的输出电平输出0 就亮输出1 就灭。
三、实验程序编写
1.LED 灯驱动程序编写 新建名为“2_led”文件夹然后在2_led 文件夹里面创建VSCode 工程工作区命名为“led”。工程创建好以后新建led.c 文件此文件就是led 的驱动文件在led.c 里面输入如下内容
#include linux/types.h
#include linux/kernel.h
#include linux/delay.h
#include linux/ide.h
#include linux/init.h
#include linux/module.h
#include linux/errno.h
#include linux/gpio.h
#include asm/mach/map.h
#include asm/io.h#define LED_MAJOR 200 //主设备号
#define LED_NAME led //设备名字#define LEDOFF 0 //关灯
#define LEDON 1 //开灯//寄存器物理地址
#define CCM_CCGR1_BASE (0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE (0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE (0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE (0X0209C004)//映射后的寄存器虚拟地址指针
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;//LED打开/关闭
void led_switch(u8 sta)
{u32 val 0;if(sta LEDON){val readl(GPIO1_DR);val ~(1 3);writel(val, GPIO1_DR);}else if(sta LEDOFF){val readl(GPIO1_DR);val | (1 3);writel(val, GPIO1_DR);}
}
//打开设备
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}
//从设备读取数据
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}
//从设备写取数据
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int retvalue;unsigned char databuf[1];unsigned char ledstat;retvalue copy_from_user(databuf,buf,cnt);if(retvalue 0){printk(kernel write failed!\r\n);return -EFAULT;}ledstat databuf[0];//获取状态值if(ledstat LEDON){led_switch(LEDON); //开灯}else if(ledstat LEDOFF){led_switch(LEDOFF);//关灯}return 0;
}
//关闭/释放设备
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}
//设备操作函数
static struct file_operations led_fops {.owner THIS_MODULE,.open led_open,.read led_read,.write led_write,.release led_release,
};
//驱动入口函数
static int __init led_init(void)
{int retvalue 0;u32 val 0;//初始化LED//1.寄存器地址映射IMX6U_CCM_CCGR1 ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);SW_MUX_GPIO1_IO03 ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);SW_PAD_GPIO1_IO03 ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);GPIO1_DR ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);GPIO1_GDIR ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);//2.使能GPIO1时钟val readl(IMX6U_CCM_CCGR1);val ~(3 26); //清楚以前的设置bit26, 27val | (3 26); //设置新值bit26,27置1writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);//3.设置GPIO1_IO03的复用功能将其复用为GPIO1_IO03,最后设置IO属性writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);//寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03 设置电气属性writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);//4.设置GPIO_IO03为输出功能因为用的IO03,所以左移3位val readl(GPIO1_GDIR);val ~(1 3); //清楚以前的设置val | (1 3); //bit3置1,设置为输出writel(val, GPIO1_GDIR);//5.默认关闭LED设置第三位为1就是高点平关闭LEDval readl(GPIO1_DR);val | (1 3); writel(val, GPIO1_DR);//6.注册字符设备驱动retvalue register_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME, led_fops);if(retvalue 0){printk(register chrdev failed!\r\n);return -EIO;}return 0;
}
//驱动出口函数
static int __exit led_exit(void)
{//取消映射iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);iounmap(GPIO1_DR);iounmap(GPIO1_GDIR);//注销设备驱动unregister_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE(GPL);
MODULE_AUTHOR(ssz);2.编写测试APP 编写测试APPled 驱动加载成功以后手动创建/dev/led 节点应用APP 通过操作/dev/led文件来完成对LED 设备的控制。向/dev/led 文件写0 表示关闭LED 灯写1 表示打开LED 灯。新建ledApp.c 文件在里面输入如下内容
#include stdio.h
#include unistd.h
#include sys/types.h
#include sys/stat.h
#include fcntl.h
#include stdlib.h
#include string.h#define LEDOFF 0
#define LEDON 1int main(int argc, char *argv[])
{int fd, retvalue;char *filename;unsigned char databuf[1];if(argc ! 3){printf(Error Usage!\r\n);return -1;}filename argv[1];//打开led驱动fd open(filename, O_RDWR);if(fd 0){printf(filr %s open failed!\r\n, argv[1]);return -1;}databuf[0] atoi(argv[2]);//向/dev/led文件写入数据retvalue write(fd, databuf, sizeof(databuf));if(retvalue 0){printf(LED Control Failed!\r\n);close(fd);return -1;}retvalue close(fd); //关闭文件if(retvalue 0){printf(fail %s close failed!\r\n,argv[1]);return -1;}return 0;
}四、运行测试
1.编译驱动程序和测试APP
1编译驱动程序
编写Makefile 文件如下
KERNELDIR : /home/ssz/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
CURRENT_PATH : $(shell pwd)
obj-m : led.obuild : kernel_moduleskernel_modules:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M$(CURRENT_PATH) modules
clean:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M$(CURRENT_PATH) clean
输入如下命令编译出驱动模块文件 2编译测试APP
arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp
2.运行测试 将上一小节编译出来的led.ko 和ledApp 这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15 目录中重启开发板进入到目录lib/modules/4.1.15 中输入如下命令加载led.ko 驱动模块 驱动加载成功以后创建“/dev/led”设备节点命令如下 驱动节点创建成功以后就可以使用ledApp 软件来测试驱动是否工作正常输入如下命令打开LED 灯 输入上述命令以后观察I.MX6U-ALPHA 开发板上的红色LED 灯是否点亮如果点亮的话说明驱动工作正常。在输入如下命令关闭LED 灯 如果要卸载驱动的话输入如下命令即可
