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第四十四章 设备树下的LED驱动实验
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。
44.1 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。
44.2 硬件原理图分析
本章实验硬件原理图参考8.3小节即可。
44.3 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.
44.3.1 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：
示例代码44.3.1.1 alphaled节点
1 alphaled {2 #address-cells = <1>;3 #size-cells = <1>;4compatible = "atkalpha-led";5status = "okay";6reg = <0X020C406C 0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */70X020E0068 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：
图44.3.1.1 alphaled节点
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：
图44.3.1.2 alphaled节点文件
大家可以查看一下compatible、status等属性值是否和我们设置的一致。
44.3.2 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：
示例代码44.3.2.1 dtsled.c文件内容
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>13 #include <asm/mach/map.h>14 #include <asm/uaccess.h>15 #include <asm/io.h>16 /***************************************************************17 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.18 文件名 : dtsled.c19 作者: 左忠凯20 版本: V1.021 描述: LED驱动文件。22 其他: 无23 论坛: 24 日志: 初版V1.0 /7/9 左忠凯创建25 ***************************************************************/26 #define DTSLED_CNT 1 /* 设备号个数 */27 #define DTSLED_NAME"dtsled" /* 名字 */28 #define LEDOFF 0 /* 关灯 */29 #define LEDON 1 /* 开灯 */30 31 /* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */32 static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;33 static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;34 static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;35 static void __iomem *GPIO1_DR;36 static void __iomem *GPIO1_GDIR;37 38 /* dtsled设备结构体 */39 struct dtsled_dev{40dev_t devid; /* 设备号*/41struct cdev cdev; /* cdev*/42struct class *class; /* 类*/43struct device *device; /* 设备 */44int major; /* 主设备号 */45int minor; /* 次设备号 */46struct device_node *nd; /* 设备节点 */47 };48 49 struct dtsled_dev dtsled; /* led设备 */50 51 /*52 * @description : LED打开/关闭53 * @param - sta : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED54 * @return : 无55 */56 void led_switch(u8 sta)57 {58u32 val = 0;59if(sta == LEDON) {60val = readl(GPIO1_DR);61val &= ~(1 << 3); 62writel(val, GPIO1_DR);63}else if(sta == LEDOFF) {64val = readl(GPIO1_DR);65val|= (1 << 3); 66writel(val, GPIO1_DR);67} 68 }69 70 /*71 * @description : 打开设备72 * @param – inode: 传递给驱动的inode73 * @param – filp: 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量74 *一般在open的时候将private_data指向设备结构体。75 * @return : 0 成功;其他 失败76 */77 static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)78 {79filp->private_data = &dtsled; /* 设置私有数据 */80return 0;81 }82 83 /*84 * @description : 从设备读取数据 85 * @param – filp: 要打开的设备文件(文件描述符)86 * @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区87 * @param - cnt : 要读取的数据长度88 * @param – offt: 相对于文件首地址的偏移89 * @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败90 */91 static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)92 {93return 0;94 }95 96 /*97 * @description : 向设备写数据 98 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符99 * @param - buf : 要写给设备写入的数据100 * @param - cnt : 要写入的数据长度101 * @param – offt: 相对于文件首地址的偏移102 * @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败103 */104 static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)105 {106int retvalue;107unsigned char databuf[1];108unsigned char ledstat;109 110retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);111if(retvalue < 0) {112 printk("kernel write failed!\r\n");113 return -EFAULT;114}115 116ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */117 118if(ledstat == LEDON) {119 led_switch(LEDON);/* 打开LED灯 */120} else if(ledstat == LEDOFF) {121 led_switch(LEDOFF); /* 关闭LED灯 */122}123return 0;124 }125 126 /*127 * @description : 关闭/释放设备128 * @param – filp: 要关闭的设备文件(文件描述符)129 * @return : 0 成功;其他 失败130 */131 static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)132 {133return 0;134 }135 136 /* 设备操作函数 */137 static struct file_operations dtsled_fops = {138.owner = THIS_MODULE,139.open = led_open,140.read = led_read,141.write = led_write,142.release = led_release,143 };144 145 /*146 * @description: 驱动入口函数147 * @param : 无148 * @return: 无149 */150 static int __init led_init(void)151 {152u32 val = 0;153int ret;154u32 regdata[14];155const char *str;156struct property *proper;157 158/* 获取设备树中的属性数据 */159/* 1、获取设备节点：alphaled */160dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled");161if(dtsled.nd == NULL) {162 printk("alphaled node can not found!\r\n");163 return -EINVAL;164} else {165 printk("alphaled node has been found!\r\n");166}167 168/* 2、获取compatible属性内容 */169proper = of_find_property(dtsled.nd, "compatible", NULL);170if(proper == NULL) {171 printk("compatible property find failed\r\n");172} else {173 printk("compatible = %s\r\n", (char*)proper->value);174}175 176/* 3、获取status属性内容 */177ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);178if(ret < 0){179 printk("status read failed!\r\n");180} else {181 printk("status = %s\r\n",str);182}183 184/* 4、获取reg属性内容 */185ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);186if(ret < 0) {187 printk("reg property read failed!\r\n");188} else {189 u8 i = 0;190 printk("reg data:\r\n");191 for(i = 0; i < 10; i++)192 printk("%#X ", regdata[i]);193 printk("\r\n");194}195 196/* 初始化LED */197 #if 0198/* 1、寄存器地址映射 */199IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(regdata[0], regdata[1]);200SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[2], regdata[3]);201SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(regdata[4], regdata[5]);202GPIO1_DR = ioremap(regdata[6], regdata[7]);203GPIO1_GDIR = ioremap(regdata[8], regdata[9]);204 #else205IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd, 0);206SW_MUX_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 1);207SW_PAD_GPIO1_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 2);208GPIO1_DR = of_iomap(dtsled.nd, 3);209GPIO1_GDIR = of_iomap(dtsled.nd, 4);210 #endif211 212/* 2、使能GPIO1时钟 */213val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);214val &= ~(3 << 26); /* 清楚以前的设置 */215val |= (3 << 26); /* 设置新值 */216writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);217 218/* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为219* GPIO1_IO03，最后设置IO属性。220*/221writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);222223/* 寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性 */224writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);225 226/* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */227val = readl(GPIO1_GDIR);228val &= ~(1 << 3); /* 清除以前的设置 */229val |= (1 << 3); /* 设置为输出 */230writel(val, GPIO1_GDIR);231 232/* 5、默认关闭LED */233val = readl(GPIO1_DR);234val |= (1 << 3); 235writel(val, GPIO1_DR);236 237/* 注册字符设备驱动 */238/* 1、创建设备号 */239if (dtsled.major) {/* 定义了设备号 */240 dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);241 register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);242} else {/* 没有定义设备号 */243 alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME); /* 申请设备号 */244 dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */245 dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */246}247printk("dtsled major=%d,minor=%d\r\n",dtsled.major, dtsled.minor); 248249/* 2、初始化cdev */250dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;251cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);252253/* 3、添加一个cdev */254cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);255 256/* 4、创建类 */257dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);258if (IS_ERR(dtsled.class)) {259 return PTR_ERR(dtsled.class);260}261 262/* 5、创建设备 */263dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);264if (IS_ERR(dtsled.device)) {265 return PTR_ERR(dtsled.device);266}267268return 0;269 }270 271 /*272 * @description: 驱动出口函数273 * @param : 无274 * @return: 无275 */276 static void __exit led_exit(void)277 {278/* 取消映射 */279iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);280iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);281iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);282iounmap(GPIO1_DR);283iounmap(GPIO1_GDIR);284 285/* 注销字符设备驱动 */286cdev_del(&dtsled.cdev);/* 删除cdev */287unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT);/*注销设备号*/288 289device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);290class_destroy(dtsled.class);291 }292 293 module_init(led_init);294 module_exit(led_exit);295 MODULE_LICENSE("GPL");296 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
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。
44.3.3 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。
44.4 运行测试
44.4.1 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：
示例代码44.4.1.1 Makefile文件
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=(KERNELDIR) M=(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。
44.4.2 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：
图44.4.2.1 驱动加载成功以后输出的信息
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
【正点原子Linux连载】第四十四章 设备树下的LED驱动实验 -摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0
