4 Led 驱动编写

vim Makefile

obj-m    := demo.o

KERNEL    := /linux-3.5

all:
    make -C $(KERNEL) M=`pwd`
clean:
    make -C $(KERNEL) M=`pwd` clean
    

ioctl.h

#ifndef _MILLET_LED_H_
#define _MILLET_LED_H_

#include <linux/ioctl.h>

#define  LEDTYPE 'l'//

#define  LED_CTL_ON   _IOW(LEDTYPE, 1, int)
#define  LED_CTL_OFF  _IOW(LEDTYPE, 2, int)
#define  LED_CTL_STAT _IOR(LEDTYPE, 3, int)

#endif

demo.c

/* head file */
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/io.h>
#include "ioctl.h"

#define DEVNAME "leds"//具体要注册的杂项设备的设备名

#define GPM4BASE 0x110002e0    //leds的具体物理地址
#define GPM4CON  0x0
#define GPM4DAT  0x4

static void *gpm4base;//定义指向映射后对应虚拟地址的基地址

enum {ON, OFF};//0  1

void mill_ctl_led(int cmd, int num)//控制哪个灯？亮/灭？
{
    u8 tmp;

    tmp = ioread8(gpm4base+GPM4DAT);//读取GPM4DAT寄存器上对应虚拟地址的值
    if(!cmd) {
        tmp &= ~(1 << (num - 1));//0开 则 tmp 为0 ==》LED 对应硬件引脚低电平：亮
    } else {
        tmp |= 1 << (num - 1);//1关 则 tmp 为1 ==》LED 对应硬件引脚高电平：灭
    }

    iowrite8(tmp, gpm4base+GPM4DAT);//将tmp值重新写入(写8个字节到tmp) 指向寄存器对应的虚拟地址中==》对应驱动硬件设备的相应寄存器
}

int mill_ctl_stat (unsigned long arg)//控制灯的状态
{
    char kbuf[4];//定义4个灯亮灭状态的数组
    int i;//定义灯的个数
    u8 tmp;
    
    tmp = ioread8(gpm4base+GPM4DAT);//读取GPM4DAT寄存器对应虚拟地址上的低4位的值去判断。。。

    for (i = 0; i < 4; i++) {  
        if (tmp & (1 << i)) { //遍历判断（对应寄存器低4位的）哪个灯亮灭？
            kbuf[i] = 0;//哪个位为0则相应灯亮
        } else {
            kbuf[i] = 1;//
        }
    }

    if (copy_to_user((void *)arg, kbuf, 4))     {// 把亮/灭状态值传递给应用层/(void *)表示指向char类型
        return -EINVAL;
    } 

    return 0;
}

static long 
mill_unlocked_ioctl (struct file *filp, unsigned int request, unsigned long arg)
{
    if (_IOC_TYPE(request) != LEDTYPE) { //解析类型type,判断是否类型为我们定义的l
        return -EINVAL;//否则返回错误负值
    }

    switch (_IOC_NR(request)) {//解析ioctl命令的序号nr,通过switch语句判断对应的命令
        default:
            return -EINVAL;
        case 1:
            if (arg < 1 || arg > 4) {
                return -EINVAL;
            }

            mill_ctl_led(ON, arg);//序号为1的执行
            break;
        case 2:
            if (arg < 1 || arg > 4) {
                return -EINVAL;
            }
            mill_ctl_led(OFF, arg);
            break;
        case 3:
            if (mill_ctl_stat(arg) < 0) {
                return -EINVAL;
            }
            break;
    }

    return 0;
}

static struct file_operations fops = {
    .owner         = THIS_MODULE,    
    .unlocked_ioctl = mill_unlocked_ioctl,
};


/*一个杂项设备对应如下一个结构体对象*/
static struct miscdevice misc = {
    .minor    = MISC_DYNAMIC_MINOR,//为自己动态申请次设备号
    .name    = DEVNAME,
    .fops    = &fops,    
};

static int __init demo_init(void)
{
    u32 tmp;

    gpm4base = ioremap(GPM4BASE, SZ_8);//将物理地址映射为CPU核可见的对应虚拟地址/偏移0～4位，共5位；字节对齐，所以偏移8bits
    
    /*set GPM4_0,GPM4_1,GPM4_2,GPM4_3 pin as output*/
    tmp = ioread32(gpm4base+GPM4CON);//读取GPM4CON寄存器映射对应的虚拟地址上的值赋给tmp
    tmp &= ~0xffff;
    tmp |= 0x1111;
    /*writel*/
    iowrite32(tmp, gpm4base+GPM4CON);//回写将leds引脚设置为输出功能

    tmp = ioread8(gpm4base+GPM4DAT);//读取GPM4DAT寄存器映射对应的虚拟地址上的值赋给tmp
    tmp |= 0xf;
    iowrite8(tmp, gpm4base+GPM4DAT);//回写给leds引脚输出高电平/默认关闭灯

    return misc_register(&misc);//注册杂项设备
}

module_init(demo_init);

/* driver module exit */
static void __exit demo_exit(void)
{
    u8 tmp;

    tmp = ioread8(gpm4base+GPM4DAT);//同上，移除驱动时默认为关灯状态
    tmp |= 0xf;
    iowrite8(tmp, gpm4base+GPM4DAT);

    iounmap(gpm4base);//注意解除映射关系

    misc_deregister(&misc);//移除杂项设备
}
module_exit(demo_exit);

/* driver module description */
MODULE_LICENSE("GPL");

MODULE_AUTHOR("millet9527");
MODULE_VERSION("millet plus 18");
MODULE_DESCRIPTION("example for driver module arch");

//app

vim Makefile

 CC=arm-linux-gcc 

ledapp.c

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <assert.h>

#include "ioctl.h"

void usage(char *str)
{
    printf("Usage:\n");
    printf("      %s on/off 1/2/3/4\n", str);
    printf("      %s state\n", str);
    
    exit(1);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int i;
    int fd;
    int ret;
    int request, arg;
    char buf[4] = { 0 };

    if((argc !=2) && (argc != 3)) {
        usage(argv[0]);
    }

    fd = open("/dev/leds", O_RDWR | O_NDELAY);
    assert(fd > 0);

    if (argc == 3) {
        if (!strncmp("on", argv[1], 2)) {
            request = LED_CTL_ON;            
        } else if (!strncmp("off", argv[1], 3)) {
            request = LED_CTL_OFF;            
        } else {
            usage(argv[0]);
        }
        
        arg = atoi(argv[2]);
        
        if (arg < 1 || arg > 4) {
            usage(argv[0]);
        }

        ret = ioctl(fd, request, arg);
        assert(ret == 0);
    } else if (argc == 2) {
        if (!strncmp("state", argv[1], 5)) {
            request = LED_CTL_STAT;
        }
        ret = ioctl(fd, request, buf);
        assert(ret == 0);

        for (i = 0; i < 4; i++) {
            printf("led %d is %s!\n", i+1, \
                buf[i]?"on":"off");
        }
    }


    return 0;
}

ioctl.h

#ifndef _MILLET_LED_H_
#define _MILLET_LED_H_

#include <linux/ioctl.h>

#define  LEDTYPE 'l'

#define  LED_CTL_ON   _IOW(LEDTYPE, 1, int)
#define  LED_CTL_OFF  _IOW(LEDTYPE, 2, int)
#define  LED_CTL_STAT _IOR(LEDTYPE, 3, int)

#endif

 

cpu 为什么要使用虚拟地址空间与物理地址空间映射？

　　每个进程都是独立的虚拟地址空间，两个独立进程的相同地址互不干扰，但是在物理上对每个进程可能也就分了一部分空间给了某个进程，

所以中间就要用到映射，调度某个进程执行时，就要把它的地址空间映射到一个物理空间上~

　  存储管理单元 MMU（Memory Manage Unit, 存储管理单元）和物理内存之间进行地址转换 在CPU和物理内存之间进行地址转换，

将地址从逻辑空间映映射到物理地址空间。