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一、添加与调用

1、应用驱动硬件的流程

APP-》C library调用open产生软中断系统调用，中断号0x80-》汇编sys_call-》VFS的sys_open-》内核空间，设备驱动的open-》硬件

2、设备文件

各种设备以文件的形式存放在/dev目录，称设备文件。 主设备号，次设备号 主设备号：不同的设备（硬盘，led）次设备号：同一类的多个设备（led1，led2）

3、驱动链表

管理所有设备的驱动 1.添加（驱动插入链表顺序由设备号检索）编写驱动，加载到内核设备名，设备号，设备驱动函数：操作寄存器来驱动I/O 2.查找调用调用驱动程序，用户应用去open

4、编写驱动程序

1.找一个设备驱动框架，用的是drivers下的bsr.c 文件

2.在上面框架基础上修改

#include <linux/fs.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/types.h>
#include <asm/io.h>

static struct class *pin4_class;
static struct device *pin4_class_dev;

static dev_t devno;
static int major = 231;
static int minor = 0;
static char *module_name = "pin4";

static ssize_t pin4_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
        printk("pin4_write\n");
        return 0;
}
static ssize_t pin4_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
        printk("pin4_read\n");
        return 0;
}

static int pin4_open(struct inode * inode, struct file * filp)
{
        printk("pin4_open\n");//内核的打印函数
        return 0;
}

//在内核源码查找struct file_operations看结构体成员，添加用到的函数
static const struct file_operations pin4_fops = {
        .owner = THIS_MODULE,
        .write = pin4_write,//函数指针
        .open  = pin4_open,
        .read  = pin4_read,
};


static int __init pin4_init(void)//驱动入口
{
        int ret;
        devno = MKDEV(major,minor);//创建设备号
        ret = register_chrdev(major,module_name,&pin4_fops);//注册驱动，把这个驱动加入到内核链表
        pin4_class = class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");//代码自动生成设备
        pin4_class_dev = device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);//创建设备文件

        return 0;
}

static void __exit  pin4_exit(void)
{
        device_destroy(pin4_class,devno);//销毁设备
		class_destroy(pin4_class);//销毁类
		unregister_chrdev(major,module_name);//卸载设备
}

module_init(pin4_init);//入口,是个宏
module_exit(pin4_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");
//MODULE_AUTHOR("Sonny Rao <sonnyrao@us.ibm.com>");

3.生成设备可以在代码中实现，也可以手动实现

在代码中生成设备： pin4_class = class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");//代码自动生成设备 pin4_class_dev = device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);//创建设备文件

在树莓派dev下输入：sudo mknod 设备名设备类型主设备号次设备号例如：sudo mknod pin4 c 8 1

5、编写上层应用代码

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
        int fd;

        fd = open("/dev/pin4",O_RDWR);
        if(fd < 0){
                printf("open failed\n");
        }else{
                printf("open success\n");
        }
        fd = write(fd,'1',1);
        close(fd);
        return 0;
}

6、编译上层、驱动代码

1.把驱动代码放到char目录下（drivers文件夹下任意一个文件夹都可以放，修改那个文件夹下的Makefile）

xw@ubuntu:~/xiaowei/SYSTEM/linux-rpi-4.14.y/drivers/char$ pwd

/home/xw/xiaowei/SYSTEM/linux-rpi-4.14.y/drivers/char

xw@ubuntu:~/xiaowei/SYSTEM/linux-rpi-4.14.y/drivers/char$ cp /mnt/hgfs/gongxian/pin4/pin4driver2.c .

2.修改 Makefile ，把驱动文件添加进去（编译成模块obj-m）在这里插入图片描述

3.编译驱动：回到linux-rpi-4.14.y目录

输入命令编译：ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make modules

生成 CC drivers/char/pin4driver2.mod.o LD [M] drivers/char/pin4driver2.ko

应用代码：把c文件cp过来，编译

cp /mnt/hgfs/gongxian/pin4/pin4text.c .
arm-linux-gnueabihf-gcc pin4text.c -o pin4test

7、放到树莓派运行

1.把2个文件拷贝到树莓派

scp drivers/char/pin4driver2.ko pi@**树莓派ip地址**:/home/pi
scp pin4text pi@**树莓派ip地址**:/home/pi

2.加载内核驱动

sudo insmod pin4driver2.ko
dev目录下生成pin4驱动

3.运行应用程序，查看内核打印数据运行打开open会失败，原因是因为没权限。

给设备驱动文件设置所有用户都可访问的权限：sudo chmod 666 /dev/pin4
运行：./pin4text
查看内核打印：dmesg 
			 dmesg |grep pin4

4.删除驱动

列出驱动模块：lsmod
删除驱动模块：rmmod 驱动模块名(lsmod出来的模块名)

二、控制GPIO的输出

1、地址

总线地址，物理地址，虚拟地址参考博文：地址概念 树莓派 1.BCM2835 树莓派3b CPU型号，是ARM-cotexA53架构 2440 2410 CPU型号是ARM9架构 2.树莓派是32位系统，1G 内存，只能识别949M 3.总线地址4G，物理地址1G，虚拟地址4G 在这里插入图片描述

2、芯片手册

1.芯片目录

Introduction 基本介绍
Auxiliaries: UART1 & SPI1, SPI2 串口开发章节
BSC
DMA Controller 快速内存拷贝
External Mass Media Controller
General Purpose I/O (GPIO)
Interrupts
PCM / I2S Audio
Pulse Width Modulator
SPI
SPI/BSC SLAVE
System Timer
UART
Timer (ARM side)
USB

2.GPIO章节

树莓派官网:树莓派(看引脚)
54个通用I/O,至少2个功能选择(输入输出)
GPIO有41个寄存器
功能选择 GPFSEL0 GPIO Function Select 0 功能选择(输入输出) GPFSEL0 控制0-9 GPFSEL1 控制11-19
输出控制 GPSET0 GPIO Pin Output Set 0 输出1 0 = No effect 1 = Set GPIO pin n GPCLR0 GPIO Pin Output Clear 0 清0 0 = No effect 1 = Clear GPIO pin n

描述 1.特别注意树莓派是总线地址,其他芯片是物理地址. 2.除了功能和输入输出控制外,后面还有上升沿边缘触发的寄存器在这里插入图片描述

3、编写内核代码

添加寄存器地址,编写到函数pin4_init里 volatile:指令不会因编译器的优化而省略,直接读取 GPIO偏移量

//定义无符号指针,volatile防止优化
volatile unsigned int* GPFSEL0 = NULL;
volatile unsigned int* GPSET0  = NULL;
volatile unsigned int* GPCLR0  = NULL;
//指针指向虚拟地址,0x3f200000是物理地址,ioremap把物理地址映射成虚拟地址
//物理地址:3f000000加偏移量200000
//ioremap使用参考内核
GPFSEL0 = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200000,4);
GPSET0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f20001C,4);
GPCLR0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200028,4);

编写open函数配置功能寄存器 按位操作:先清零12-14位,在赋值

*GPFSEL0 &= ~(6<<12);//配置pin4引脚为输出引脚
*GPFSEL0 |= 1<<12;

编写write函数读取上层write值:在内核中查找函数:copy_from_user,参考内核使用函数 userCmd和上层传的类型一样根据值操作io口:操作第4位

//获取上层write值
copy_from_user(&userCmd,buf,count);
//根据值操作io口
if(userCmd == 1){
	*GPSET0 |= 1<<4;
	printk("set 1\n");
}else if(userCmd == 0){
	*GPCLR0 |= 1<<4;
	printk("set 0\n");
}else{
	printk("undo\n");
}

解除映射

iounmap(GPFSEL0);//先解除虚拟地址映射，在销毁设备
iounmap(GPSET0);
iounmap(GPCLR0);

4、编写上层代码

5、编译运行实现功能

1.执行上层,查看GPIO输出

查看GPIO:gpio readall

在这里插入图片描述

树莓派内核驱动编写