设备树下的LED 驱动实验

Posted 2021-12-08 行稳方能走远

目录

• 设备树LED 驱动原理
• 硬件原理图分析
• 实验程序编写
• • 修改设备树文件
  • LED 灯驱动程序编写
  • 编写测试APP
• 运行测试
• • 编译驱动程序和测试APP
  • 运行测试

上一章我们详细的讲解了设备树语法以及在驱动开发中常用的OF 函数，本章我们就开始第一个基于设备树的Linux 驱动实验。本章在第四十二章实验的基础上完成，只是将其驱动开发改为设备树形式而已。

设备树LED 驱动原理

在《第四十二章新字符设备驱动实验》中，我们直接在驱动文件newchrled.c 中定义有关
寄存器物理地址，然后使用io_remap 函数进行内存映射，得到对应的虚拟地址，最后操作寄存
器对应的虚拟地址完成对GPIO 的初始化。本章我们在第四十二章实验基础上完成，本章我们
使用设备树来向Linux 内核传递相关的寄存器物理地址，Linux 驱动文件使用上一章讲解的OF
函数从设备树中获取所需的属性值，然后使用获取到的属性值来初始化相关的IO。本章实验还
是比较简单的，本章实验重点内容如下：
①、在imx6ull-alientek-emmc.dts 文件中创建相应的设备节点。
②、编写驱动程序(在第四十二章实验基础上完成)，获取设备树中的相关属性值。
③、使用获取到的有关属性值来初始化LED 所使用的GPIO。

硬件原理图分析

本章实验硬件原理图参考8.3 小节即可。

实验程序编写

本实验对应的例程路径为：开发板光盘-> 2、Linux 驱动例程-> 4_dtsled。
本章实验在四十二章实验的基础上完成，重点是将驱动改为基于设备树的.

修改设备树文件

在根节点“/”下创建一个名为“alphaled”的子节点，打开imx6ull-alientek-emmc.dts 文件，在根节点“/”最后面输入如下所示内容：

1 alphaled {
2 #address-cells = <1>;
3 #size-cells = <1>;
4 compatible = "atkalpha-led";
5 status = "okay";
6 reg = < 0X020C406C 0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */
7 0X020E0068 0X04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */
8 0X020E02F4 0X04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
9 0X0209C000 0X04 /* GPIO1_DR_BASE */
10 0X0209C004 0X04 >; /* GPIO1_GDIR_BASE */
11 };

第2、3 行，属性#address-cells 和#size-cells 都为1，表示reg 属性中起始地址占用一个字长
(cell)，地址长度也占用一个字长(cell)。
第4 行，属性compatbile 设置alphaled 节点兼容性为“atkalpha-led”。
第5 行，属性status 设置状态为“okay”。
第6~10 行，reg 属性，非常重要！reg 属性设置了驱动里面所要使用的寄存器物理地址，比如第6 行的“0X020C406C 0X04”表示I.MX6ULL 的CCM_CCGR1 寄存器，其中寄存器首地址为0X020C406C，长度为4 个字节。
设备树修改完成以后输入如下命令重新编译一下imx6ull-alientek-emmc.dts：

make dtbs

编译完成以后得到imx6ull-alientek-emmc.dtb，使用新的imx6ull-alientek-emmc.dtb 启动Linux 内核。Linux 启动成功以后进入到/proc/device-tree/目录中查看是否有“alphaled”这个节点，结果如图44.3.1.1 所示：

如果没有“alphaled”节点的话请重点查看下面两点：
①、检查设备树修改是否成功，也就是alphaled 节点是否为根节点“/”的子节点。
②、检查是否使用新的设备树启动的Linux 内核。
可以进入到图44.3.1 中的alphaled 目录中，查看一下都有哪些属性文件，结果如图44.3.1.2所示：

大家可以查看一下compatible、status 等属性值是否和我们设置的一致。

LED 灯驱动程序编写

设备树准备好以后就可以编写驱动程序了，本章实验在第四十二章实验驱动文件newchrled.c 的基础上修改而来。新建名为“4_dtsled”文件夹，然后在4_dtsled 文件夹里面创建vscode 工程，工作区命名为“dtsled”。工程创建好以后新建dtsled.c 文件，在dtsled.c 里面输入如下内容：

1 #include <linux/types.h>
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/delay.h>
4 #include <linux/ide.h>
5 #include <linux/init.h>
6 #include <linux/module.h>
7 #include <linux/errno.h>
8 #include <linux/gpio.h>
9 #include <linux/cdev.h>
10 #include <linux/device.h>
11 #include <linux/of.h>
12 #include <linux/of_address.h>

dtsled.c 文件中的内容和第四十二章的newchrled.c 文件中的内容基本一样，只是dtsled.c 中包含了处理设备树的代码，我们重点来看一下这部分代码。
第46 行，在设备结构体dtsled_dev 中添加了成员变量nd，nd 是device_node 结构体类型指针，表示设备节点。如果我们要读取设备树某个节点的属性值，首先要先得到这个节点，一般在设备结构体中添加device_node 指针变量来存放这个节点。
第160~166 行，通过of_find_node_by_path 函数得到alphaled 节点，后续其他的OF 函数要使用device_node。
第169~174 行，通过of_find_property 函数获取alphaled 节点的compatible 属性，返回值为property 结构体类型指针变量，property 的成员变量value 表示属性值。
第177~182 行，通过of_property_read_string 函数获取alphaled 节点的status 属性值。
第185~194 行，通过of_property_read_u32_array 函数获取alphaled 节点的reg 属性所有值，并且将获取到的值都存放到regdata 数组中。第192 行将获取到的reg 属性值依次输出到终端上。
第199~203 行，使用“古老”的ioremap 函数完成内存映射，将获取到的regdata 数组中的寄存器物理地址转换为虚拟地址。
第205~209 行，使用of_iomap 函数一次性完成读取reg 属性以及内存映射，of_iomap 函数是设备树推荐使用的OF 函数。

编写测试APP

本章直接使用第四十二章的测试APP，将上一章的ledApp.c 文件复制到本章实验工程下即
可。

运行测试

编译驱动程序和测试APP

1、编译驱动程序
编写Makefile 文件，本章实验的Makefile 文件和第四十章实验基本一样，只是将obj-m 变量的值改为dtsled.o，Makefile 内容如下所示：

1 KERNELDIR := /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
......
4 obj-m := dtsled.o
......
11 clean:
12 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

第4 行，设置obj-m 变量的值为dtsled.o。
输入如下命令编译出驱动模块文件：

make -j32

编译成功以后就会生成一个名为“dtsled.ko”的驱动模块文件。

2、编译测试APP
输入如下命令编译测试ledApp.c 这个测试程序：
arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp
编译成功以后就会生成ledApp 这个应用程序。

运行测试

将上一小节编译出来的dtsled.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dtsled.ko 驱动模块：

depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe dtsled.ko //加载驱动

驱动加载成功以后会在终端中输出一些信息，如图44.4.2.1 所示：

从图44.4.2.1 可以看出，alpahled 这个节点找到了，并且compatible 属性值为“atkalpha-led”，status 属性值为“okay”，reg 属性的值为“0X20C406C 0X4 0X20E0068 0X4 0X20E02F4 0X4 0X209C000 0X4 0X209C004 0X4”，这些都和我们设置的设备树一致。
驱动加载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：

./ledApp /dev/dtsled 1 //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：

./ledApp /dev/dtsled 0 //关闭LED 灯

输入上述命令以后观察I.MX6U-ALPHA 开发板上的红色LED 灯是否熄灭。如果要卸载驱动的话输入如下命令即可：

rmmod dtsled.ko