LED设备驱动开发实验—源码代码详解

如题，因学校课程要求写驱动开发要求。无奈Linux内核机制不清楚，很是痛苦。所以将led的源代码看了一遍，从中窥探Linux的冰山一角。

实验要求参考：嵌入式Linux移植驱动及应用开发.pdf 第16章（如下）



实验书上的环境和实验步骤写的很详细，废话不多说，上代码：

led.h

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>

#include "fs4412_led.h"

int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
int i = 1;
int last=1;
int r=1;

//fd是一个设备描述符，open是Linux下打开设备的一个函数（其屏蔽了具体的硬件基本操作细节），返回整数类型，返回-1说明不能开打
//后期对设备的操作就是对fd的操作
//第一个参数是串口号，第二个参数是读写的控制权（可读可写）
fd = open("/dev/led", O_RDWR);
if (fd < 0) {
perror("open");
exit(1);
}

while(1){

scanf("%d",&r);
//该函数设备驱动程序中对设备的i/o通道进行管理的函数。fd是open 函数返回的参数
//LED_OFF是cmd命令，在头文件led.h定义的命令：_IOW(LED_MAGIC, 0, int)
//，后面的补充参数不知道是干什么的（好像不是很重要）
ioctl(fd, LED_OFF, &last);
ioctl(fd, LED_ON, &r);
//usleep(500000);

//usleep(500000);
last=r;
}

/*while(1)
{
ioctl(fd, LED_ON, &i);
usleep(500000);
ioctl(fd, LED_OFF, &i);
usleep(500000);
if(++i == 5)
i = 1;
}*/

return 0;
}


led.c
/*
字符设备驱动模型：
驱动初始化：
1.分配cdev（动态/静态分配）；
2.初始化cdev（init函数）；
3.注册cdev（cdev_add）；
4.硬件初始化；
*/

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>

#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>

#include "fs4412_led.h"

//块设备
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

#define LED_MA 500
#define LED_MI 0
#define LED_NUM 1

//物理地址
#define FS4412_GPF3CON 0x114001E0
#define FS4412_GPF3DAT 0x114001E4

#define FS4412_GPX1CON 0x11000C20
#define FS4412_GPX1DAT 0x11000C24

#define FS4412_GPX2CON 0x11000C40
#define FS4412_GPX2DAT 0x11000C44

//逻辑地址
static unsigned int *gpf3con;
static unsigned int *gpf3dat;

static unsigned int *gpx1con;
static unsigned int *gpx1dat;

static unsigned int *gpx2con;
static unsigned int *gpx2dat;

//字符设备
struct cdev cdev;

void fs4412_led_on(int nr)
{
//led灯打开操作，先读再移位再写？
switch(nr) {
case 1:
writel(readl(gpx2dat) | 1 << 7, gpx2dat);
break;
case 2:
writel(readl(gpx1dat) | 1 << 0, gpx1dat);
break;
case 3:
writel(readl(gpf3dat) | 1 << 4, gpf3dat);
break;
case 4:
writel(readl(gpf3dat) | 1 << 5, gpf3dat);
break;
}
}

void fs4412_led_off(int nr)
{
switch(nr) {
case 1:
writel(readl(gpx2dat) & ~(1 << 7), gpx2dat);
break;
case 2:
writel(readl(gpx1dat) & ~(1 << 0), gpx1dat);
break;
case 3:
writel(readl(gpf3dat) & ~(1 << 4), gpf3dat);
break;
case 4:
writel(readl(gpf3dat) & ~(1 << 5), gpf3dat);
break;
}
}

static int s5pv210_led_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
return 0;
}

static int s5pv210_led_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
return 0;
}

static long s5pv210_led_unlocked_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
int nr;

//此函数是用户态陷入内核态
if(copy_from_user((void *)&nr, (void *)arg, sizeof(nr)))
return -EFAULT;

if (nr < 1 || nr > 4)
return -EINVAL;

switch (cmd) {
case LED_ON:
fs4412_led_on(nr);
break;
case LED_OFF:
fs4412_led_off(nr);
break;
default:
printk("Invalid argument");
return -EINVAL;
}

return 0;
}

/*
一般来说，在系统运行时，外设的I/O内存资源的物理地址是已知的，由硬件的设计决定。
但是CPU通常并没有为这些已知的外设I/O内存资源的物理地址预定义虚拟地址范围，
驱动程序并不能直接通过物理地址访问I/O内存资源，而必须将它们映射到核心虚地址空间内（通过页表），
然后才能根据映射所得到的核心虚地址范围，通过访内指令访问这些I/O内存资源。
Linux在io.h头文件中声明了函数ioremap（），用来将I/O内存资源的物理地址映射到核心虚地址空间（3GB－4GB）中
*/

//简单点说就是将led灯的物理地址映射到Linux内核可以用的虚拟地址
int fs4412_led_ioremap(void)
{
int ret;

gpf3con = ioremap(FS4412_GPF3CON, 4);
if (gpf3con == NULL) {
printk("ioremap gpf3con\n");
ret = -ENOMEM;
return ret;
}

gpf3dat = ioremap(FS4412_GPF3DAT, 4);
if (gpf3dat == NULL) {
printk("ioremap gpx2dat\n");
ret = -ENOMEM;
return ret;
}

gpx1con = ioremap(FS4412_GPX1CON, 4);
if (gpx1con == NULL) {
printk("ioremap gpx2con\n");
ret = -ENOMEM;
return ret;
}

gpx1dat = ioremap(FS4412_GPX1DAT, 4);
if (gpx1dat == NULL) {
printk("ioremap gpx2dat\n");
ret = -ENOMEM;
return ret;
}
gpx2con = ioremap(FS4412_GPX2CON, 4);
if (gpx2con == NULL) {
printk("ioremap gpx2con\n");
ret = -ENOMEM;
return ret;
}

gpx2dat = ioremap(FS4412_GPX2DAT, 4);
if (gpx2dat == NULL) {
printk("ioremap gpx2dat\n");
ret = -ENOMEM;
return ret;
}

return 0;
}

//iounmap函数是取消ioremap函数生成映射
void fs4412_led_iounmap(void)
{
iounmap(gpf3con);
iounmap(gpf3dat);
iounmap(gpx1con);
iounmap(gpx1dat);
iounmap(gpx2con);
iounmap(gpx2dat);
}

//led的初始化
void fs4412_led_io_init(void)
{

//原型：ssize_t (*read) (struct file * filp, char __user * buffer, size_t size , loff_t * p);
//filp ：为进行读取信息的目标文件，
//buffer ：为对应放置信息的缓冲区（即用户空间内存地址）；
//size ：为要读取的信息长度；
//p ：为读的位置相对于文件开头的偏移，在读取信息后，这个指针一般都会移动，
// 移动的值为要读取信息的长度值
//
//read函数是 从设备中读取数据；
//write函数是 发送数据给设备；
//
//
//write/read函数可以百度该函数详解；

writel((readl(gpf3con) & ~(0xff << 16)) | (0x11 << 16), gpf3con);
writel(readl(gpx2dat) & ~(0x3<<4), gpf3dat);

writel((readl(gpx1con) & ~(0xf << 0)) | (0x1 << 0), gpx1con);
writel(readl(gpx1dat) & ~(0x1<<0), gpx1dat);

writel((readl(gpx2con) & ~(0xf << 28)) | (0x1 << 28), gpx2con);
writel(readl(gpx2dat) & ~(0x1<<7), gpx2dat);
}

//应用程序与驱动的映射
struct file_operations s5pv210_led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = s5pv210_led_open,
.release = s5pv210_led_release,
.unlocked_ioctl = s5pv210_led_unlocked_ioctl,
};

static int s5pv210_led_init(void)
{
//分配->初始化->注册
//

//定一个设备表
dev_t devno = MKDEV(LED_MA, LED_MI);
int ret;

//内核中所有已分配的字符设备编号都记录在一个名为 chrdevs 散列表里。该散列表中的每一个元素是一个 char_device_struct 结构
/*
内核提供了三个函数来注册一组字符设备编号，这三个函数分别是 register_chrdev_region()、alloc_chrdev_region() 和
register_chrdev()。这三个函数都会调用一个共用的

__register_chrdev_region() 函数来注册一组设备编号范围（即一个 char_device_struct 结构）

int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
from :要分配的设备编号范围的初始值(次设备号常设为0);
Count:连续编号范围.
name:编号相关联的设备名称. (/proc/devices);
*/
ret = register_chrdev_region(devno, LED_NUM, "newled");
if (ret < 0) {
printk("register_chrdev_region\n");
return ret;
}

//初始化
cdev_init(&cdev, &s5pv210_led_fops);
cdev.owner = THIS_MODULE;//块设备

//注册
ret = cdev_add(&cdev, devno, LED_NUM);
if (ret < 0) {
printk("cdev_add\n");
goto err1;
}

ret = fs4412_led_ioremap();
if (ret < 0)
goto err2;

//硬件初始化
fs4412_led_io_init();

printk("Led init\n");

return 0;
err2:
cdev_del(&cdev);
err1:
unregister_chrdev_region(devno, LED_NUM);
return ret;
}

static void s5pv210_led_exit(void)
{
dev_t devno = MKDEV(LED_MA, LED_MI);

fs4412_led_iounmap();
cdev_del(&cdev);
unregister_chrdev_region(devno, LED_NUM);
printk("Led exit\n");
}

//初始化；
module_init(s5pv210_led_init);
module_exit(s5pv210_led_exit);

text.c
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/ioctl.h>

#include "fs4412_led.h"

int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
int i = 1;
int last=1;
int r=1;

//fd是一个设备描述符，open是Linux下打开设备的一个函数（其屏蔽了具体的硬件基本操作细节），返回整数类型，返回-1说明不能开打
//后期对设备的操作就是对fd的操作
//第一个参数是串口号，第二个参数是读写的控制权（可读可写）
fd = open("/dev/led", O_RDWR);
if (fd < 0) {
perror("open");
exit(1);
}

while(1){

scanf("%d",&r);
//该函数设备驱动程序中对设备的i/o通道进行管理的函数。fd是open 函数返回的参数
//LED_OFF是cmd命令，在头文件led.h定义的命令：_IOW(LED_MAGIC, 0, int)
//，后面的补充参数不知道是干什么的（好像不是很重要）
ioctl(fd, LED_OFF, &last);
ioctl(fd, LED_ON, &r);
//usleep(500000);

//usleep(500000);
last=r;
}

/*while(1)
{
ioctl(fd, LED_ON, &i);
usleep(500000);
ioctl(fd, LED_OFF, &i);
usleep(500000);
if(++i == 5)
i = 1;
}*/

return 0;
}

注意：在驱动程序的中一开始运行的不是main函数，这个与平时写的小代码不同，想要了解更加详细的过程自己百度下吧！我贴出我引用部分的帖子（顺便感谢下那些大佬）：
http://blog.csdn.net/l1315925504/article/details/51178342 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-04/34295.htm http://blog.csdn.net/zqixiao_09/article/details/50858946 http://blog.csdn.net/tigerjibo/article/details/6412672 http://blog.csdn.net/zqixiao_09/article/details/50839042
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