编写2440开发板Linux系统的GPIO驱动程序

一、概述

      GPIO是非常典型的字符型设备，相对比较简单。

      测试环境：TQ2440开发板+Linux2.6.30.4。

二、编写驱动程序实例

1、编写驱动程序

      驱动程序源文件EmbedSky_gpio.c。

#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/irq.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/hardware.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/pci.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/atomic.h>
#include <asm/unistd.h>

#define    DEVICE_MAJOR     221
#define    DEVICE_NAME      "GPIO-Control"

/* 应用程序执行ioctl(fd, cmd, arg)时的第2个参数 */
#define IOCTL_GPIO_ON    1
#define IOCTL_GPIO_OFF    0

/* 用来指定LED所用的GPIO引脚 */
static unsigned long gpio_table [] =
{
    S3C2410_GPB5,
    S3C2410_GPB6,
    S3C2410_GPB7,
    S3C2410_GPB8,
};

/* 用来指定GPIO引脚的功能：输出 */
static unsigned int gpio_cfg_table [] =
{
    S3C2410_GPB5_OUTP,
    S3C2410_GPB6_OUTP,
    S3C2410_GPB7_OUTP,
    S3C2410_GPB8_OUTP,
};

/* cmd 1 打开LED |0 关闭LED; arg 操作LED的编号 取值范围1-4 */
static int tq2440_gpio_ioctl(
    struct inode *inode, 
    struct file *file, 
    unsigned int cmd, 
    unsigned long arg)
{
    if (arg > 4)
    {
        return -EINVAL;
    }

    switch(cmd)
    {
        case IOCTL_GPIO_ON:
            // 设置指定引脚的输出电平为0
            s3c2410_gpio_setpin(gpio_table[arg], 0);
            return 0;

        case IOCTL_GPIO_OFF:
            // 设置指定引脚的输出电平为1
            s3c2410_gpio_setpin(gpio_table[arg], 1);
            return 0;
        default:
            return -EINVAL;
    }
}

static struct file_operations dev_fops = {
    .owner    =    THIS_MODULE,
    .ioctl    =    tq2440_gpio_ioctl,
};

static int __init dev_init(void)
{
    int ret;
    int i;
    
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        s3c2410_gpio_cfgpin(gpio_table[i], gpio_cfg_table[i]);
        s3c2410_gpio_setpin(gpio_table[i], 1);
    }

    ret = register_chrdev(DEVICE_MAJOR, DEVICE_NAME, &dev_fops );
    if (ret < 0) 
    {
        printk("<1>"DEVICE_NAME " can't register major number.\n");
        return ret;
    }
    printk("<1>"DEVICE_NAME " initialized.\n");

    return 0;
}

static void __exit dev_exit(void)
{
    unregister_chrdev(DEVICE_MAJOR, DEVICE_NAME);
    printk("<1>"DEVICE_NAME " removed.\n");
}

module_init(dev_init);
module_exit(dev_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("www.embedsky.net");
MODULE_DESCRIPTION("GPIO control for EmbedSky SKY2440/TQ2440 Board");

2、编写Makefile文件

KERN_DIR = /opt/EmbedSky/linux-2.6.30.4

all:
    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 

clean:
    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
    rm -rf modules.order

obj-m    += EmbedSky_gpio.o

三、驱动程序测试

1、编译驱动前说明

      驱动文件所在的目录不是Linux内核源码的子目录。

      驱动文件所在目录为“opt/EmbedSky/work/test”。

      Linux内核源码所在目录为“/opt/EmbedSky/linux-2.6.30.4”。

2、在Ubuntu下编译驱动

      注意：在编译驱动之前要先编译Linux内核镜像，否则驱动编译不通过。

#cd /opt/EmbedSky/work/test
#make

      编译成功后，会看到一个ko文件。

3、在Ubuntu下拷贝驱动到开发板

#cd /opt/EmbedSky/root_nfs/lib
#cp /opt/EmbedSky/work/EmbedSky_hello/EmbedSky_gpio.ko ./

       说明：开发板使用nfs根文件系统启动，使用Ubuntu共享的根文件系统所在目录为“/opt/EmbedSky/root_nfs“。

4、在开发板上安装驱动

      开发板Linux系统从nfs根文件系统启动。

#cd /lib
#insmode EmbedSky_hello.ko

      可以观察到开发板4盏LED灯都熄灭了。（因为驱动程序加载的时候，把4盏灯的初始胡状态设置为关闭状态）

5、查看驱动注册信息

 四、应用程序测试驱动

1、编写应用程序代码

      ledstest.c内容如下：

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

int main(int argc, char **argv)
{
    int cmd;
    int led_no;
    int fd;

    if (argc != 3)
    {
        fprintf(stderr, "Usage: leds led_no on|off\n");
        exit(1);                
    }

    if (sscanf(argv[1], "%d", &led_no) != 1 || led_no < 1 || led_no > 4) {
        fprintf(stderr, "Usage: leds led_no on|off\n");
        exit(1);
    }
                
    if (!strcmp(argv[2], "on"))
    {
        cmd = 1;
    }
    else if (!strcmp(argv[2], "off"))
    {
        cmd = 0;
    }
    else
    {
        exit(1);                
    }

    fd = open("/dev/leds", 0);
    
    if (fd < 0) {
        fprintf(stderr, "can't open!\n");
        exit(1);
    }
                
    ioctl(fd, cmd, (led_no-1));
    close(fd);
    return 0;
}

2、在Ubuntu上编译应用程序

#arm-linux-gcc ledstest.c -o ledstest

      通过这条命令，就能编译出一个上层应用ledstest。

3、在Ubuntu下拷贝上层应用测试程序到开发板

#cd /opt/EmbedSky/root_nfs/usr/bin
#cp /opt/EmbedSky/work/test/ledstest ./

4、在开发板Linux系统上创建设备节点

#mknod /dev/hellodev c 231 0

5、执行测试代码

#cd /usr/bin
#./ledstest

      测试结果：

 

参考资料：《嵌入式Linux应用开发完全手册》