嵌入式linux驱动与软件详解之一 led驱动与程序

2019-07-13 07:41发布

  其实从大三的时候就接触过一些嵌入式linux的东西,只不过当时基础不扎实,周围的师兄和老师也没有能弄明白的,苦苦弄了一年之后还是决定先暂时放弃。后来扎实的学过了stm32和软件编程后,基本的设计思路已经清晰了,所以打算开始学习实践一下三年前未完成的夙愿。        今天先从最简单的led程序说起,简单的弄明白了,复杂的也不会有多难了,闲话少说,开始整理思路。我选用的开发平台是mini2440开发板,在友善之臂的配套开发板中,有其内核源码和简单的几个例子,今天就从他们给出了led例子说起(hello例子太白痴了,实在是不想浪费时间整理这东西了)。        先打开led.c文件,代码比较简单,直接贴出来了: #include #include #include #include int main(int argc, char **argv) { int on; int led_no; int fd; if (argc != 3 || sscanf(argv[1], "%d", &led_no) != 1 || sscanf(argv[2],"%d", &on) != 1 ||    on < 0 || on > 1 || led_no < 0 || led_no > 3) { fprintf(stderr, "Usage: leds led_no 0|1 "); exit(1); } fd = open("/dev/leds0", 0); if (fd < 0) { fd = open("/dev/leds", 0); } if (fd < 0) { perror("open device leds"); exit(1); } ioctl(fd, on, led_no); close(fd); return 0; } 先解释以下这几个头文件,别看简单,对于初学者来说,不弄明白还是心理有阴影的,呵呵。 stdio.h  意思就是说带缓冲的标准输入输出,所以用到标准输入输出函数时,就要调用这个头文件。 stdlib.h  即standard library标准库头文件,头文件里包含了C、C++语言的最常用的系统函数。 unistd.h 是POSIX标准定义的unix类系统定义符号常量的头文件,包含了许多UNIX系统服务的函数原型,例如read函数、write函数和getpid函数。 ioctl.h   ioctl()是I/O操作的杂货箱,很多事情都要依靠它来完成。除了摄像头,视频采集卡之类的与video相关的操作其实也都与此类似。ioctl是设备驱动程序中对设备的I/O通道进行管理的函数。所谓对I/O通道进行管理,就是对设备的一些特性进行控制,例如串口的传输波特率、马达的转速等等。它的调用个数如下:                                                                                             int ioctl(int fd, ind cmd, …);  其中fd就是用户程序打开设备时使用open函数返回的文件标示符,cmd就是用户程序对设备的控制命令,至于后面的省略号,那是一些补充参数,一般最多一个,有或没有是和cmd的意义相关的。         好了,下面我一点点深入去分析, int on;   //定义led的状态,0或者1; int led_no;  //定义控制哪个LED,0-3,一共四个 int fd; //led设备文件描述符的变量 if (argc != 3 ||                             //判断命令输入参数个数,我到现在也还没有弄明白这个参数有什么作用! sscanf(argv[1], "%d", &led_no) != 1 ||      //表示要操作的LED,sscanf(a,b,c);表示将a以b的形式给c。返回匹配的值的个数。%d表示以整型的形式。  sscanf(argv[2],"%d", &on) != 1 ||  //表示led的状态。    on < 0 || on > 1 ||     led_no < 0 || led_no > 3) { fprintf(stderr, "Usage: leds led_no 0|1 "); exit(1); }这段代码的意思可以这么理解:如果要操作的LED不存在,或者如果操作LED的状态不存在,或者LED状态值超出范围,或者要操作的LED代号超出范围,那么系统默认为打开失败,程序自动关闭。 fd = open("/dev/leds0", 0); if (fd < 0) { fd = open("/dev/leds", 0); } if (fd < 0) { perror("open device leds"); exit(1); }这段代码的意思是,先打开驱动文件leds0,如果不存在leds0,则打开leds驱动,如果仍然不存在,表示没有这个驱动,程序退出。 ioctl(fd, on, led_no); //执行led操作,对led_no执行on操作。 close(fd);//关闭驱动 return 0; 程序调用驱动相对比较简单一些,下面详细论述一下驱动文件的含义,驱动文件是位于linux-2.6.32.2/drivers/char中的mini2440_leds.c文件。下面一步一步分析驱动程序的代码。 static unsigned long led_table [] = { S3C2410_GPB(5), S3C2410_GPB(6), S3C2410_GPB(7), S3C2410_GPB(8), };这段代码表示连接led的GPIO管脚的宏,定义在/arch/arm/mach-s3c2410/include/mach/regs-gpio.h,打开这个文件,发现并没有S3C2410_GPB();这样的定义,而文件中包含#include 语句,打开gpio-nrs.h文件,发现这样的定义:#define S3C2410_GPB(_nr)(S3C2410_GPIO_B_START + (_nr)),然后找到 S3C2410_GPIO_A_START = 0, S3C2410_GPIO_B_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_A),这样的定义。 继续寻找: #define S3C2410_GPIO_NEXT(__gpio) ((__gpio##_START) + (__gpio##_NR) + CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 0) CONFIG_S3C_GPIO_SPACE是一个内核配置选项的,没有找到,说明没有将S3C_GPIO_SPACE这一项编到内核里面。若选中,应该会在include/linux/autoconf.h里面找到的,且值为1.
    现在关于S3C2440_GPB(N)的基本思路已经出来了,也就说以GPIO的基地址,加上GPB(N)的偏移量,得到相对应的GPIO地址。这段代码的意思就是建立一个 led_table []数组,将控制4个LED的4个引脚放到这个数组中。为了便于理解,这部分内容用蓝 {MOD}字体标注。
继续下面的代码:
static unsigned int led_cfg_table [] = { S3C2410_GPIO_OUTPUT, S3C2410_GPIO_OUTPUT, S3C2410_GPIO_OUTPUT, S3C2410_GPIO_OUTPUT, }; 设置GPIO管脚为输出的宏,定义在/arch/arm/mach-s3c2410/include/mach/regs-gpio.h,这段代码的分析同上段代码类似,建议读者根据上段代码的分析方法进行分析。
接下来奇怪的事情发生了,在一般的驱动代码里,都有类似static int s3c24xx_leds_open(struct inode *inode, struct file *file)这样的函数,以便于应用程序打开驱动,可是我的代码里没有发现类似的代码,这是什么原因呢? 原来应用中的open函数对应到驱动中的具体函数在驱动的struct file_operations结构体中定义,所以驱动中的函数名不一定是open。一般的驱动程序应该有: static int s3c24xx_leds_open(struct inode *inode, struct file *file) {     int i;     for (i = 0; i < 4; i++) { //设置gpio管脚状态的函数,定义在mach/hardware.h,参数的宏定义在mach/hardware.h         s3c2410_gpio_cfgpin(led_table[i], led_cfg_table[i]);     }     return 0; }类似这样的代码,而mini2440提供的代码里面居然没有,而是在dev_init()中有 static int __init dev_init(void) { int ret;   int i; for (i = 0; i < 4; i++) { s3c2410_gpio_cfgpin(led_table[i], led_cfg_table[i]); s3c2410_gpio_setpin(led_table[i], 0); }   ret = misc_register(&misc);   printk (DEVICE_NAME" initialized ");   return ret; }这样的代码。也就是说,在设备初始化的时候,实际上已经有了OPEN的功能。这种做法可以吗?太坑爹了!!建议大家不要这么处理。 下面看一下这个两函数: s3c2410_gpio_cfgpin(); s3c2410_gpio_setpin(); 这两个函数都位于linux-2.6.32.2/arch/arm/plat-s3c24xx下GPIO.c文件。先看s3c2410_gpio_cfgpin();这个函数。 void s3c2410_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int function) { void __iomem *base = S3C24XX_GPIO_BASE(pin); unsigned long mask; unsigned long con; unsigned long flags;   if (pin < S3C2410_GPIO_BANKB) { mask = 1 << S3C2410_GPIO_OFFSET(pin); } else { mask = 3 << S3C2410_GPIO_OFFSET(pin)*2; }   switch (function) { case S3C2410_GPIO_LEAVE: mask = 0; function = 0; break;   case S3C2410_GPIO_INPUT: case S3C2410_GPIO_OUTPUT: case S3C2410_GPIO_SFN2: case S3C2410_GPIO_SFN3: if (pin < S3C2410_GPIO_BANKB) { function -= 1; function &= 1; function <<= S3C2410_GPIO_OFFSET(pin); } else { function &= 3; function <<= S3C2410_GPIO_OFFSET(pin)*2; } }   /* modify the specified register wwith IRQs off */   local_irq_save(flags);   con  = __raw_readl(base + 0x00); con &= ~mask; con |= function;   __raw_writel(con, base + 0x00);   local_irq_restore(flags); } (未完待续,明天继续分析,但是最近招聘会比较多,还是得紧这找工作啊。)        休息一晚上,神清气爽啊,今天有两个专场招聘会,不太想去了,和我做的工作不太对口。这年头,研究生的工作也不好找啊。北京倒是工作机会多,可是想想那坑爹的房价……唉,自己几斤几两我还是清楚的,望尘莫及啊。河北省还这么不争气,找半天也找不到几个像样的单位,怎么过啊。好了,就发这几句牢骚吧。接这昨天晚上。      昨天晚上查了一下,对于这个函数的解析, http://www.linuxidc.com/Linux/2011-06/37322.htm这个上面有详细的解析,这里我就不赘述了,其实原理很简单,就是顺序的往下推,关键是找到定义和函数的位置,别怕麻烦就行了。这个函数是用来初始化GPIO的。在驱动程序里面用到这个函数,用意就是将LED四个相关端口初始化为输出的形式。然后用s3c2410_gpio_setpin();(这个函数比较简单源码直接粘贴在下面了)配置各个端口输出为0,当然,这里主要目的是关闭4个LED,至于配置为0还是配置为1,要看电路设计了。 void s3c2410_gpio_setpin(unsigned int pin, unsigned int to) { void __iomem *base = S3C24XX_GPIO_BASE(pin); unsigned long offs = S3C2410_GPIO_OFFSET(pin); unsigned long flags; unsigned long dat;   local_irq_save(flags);   dat = __raw_readl(base + 0x04); dat &= ~(1 << offs); dat |= to << offs; __raw_writel(dat, base + 0x04);   local_irq_restore(flags); } 接下来看以下驱动的操作函数,LED最终的控制都是由sbc2440_leds_ioctl()来确定的。 系统调用的ioctl函数参数个数可变,一般为三个,后面两个参数与file_operations结构中ioctl成员的后两个参数对应。 static int s3c24xx_leds_ioctl(     struct inode *inode,     struct file *file,     unsigned int cmd,     unsigned long arg) {     if (arg > 4) {         return -EINVAL;     }         switch(cmd) { case IOCTL_LED_ON: //设置gpio管脚输出电平的函数,定义在mach/hardware.h         s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], 1);         return 0;       case IOCTL_LED_OFF:         s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], 0);         return 0;       default:         return -EINVAL;     } } 关注技术人生公众号,获取更多资源