《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》第16章-LED驅(qū)動程序設(shè)計(jì)

第16章LED驅(qū)動程序設(shè)計(jì)

本章通過一個(gè)簡單的ledLinuxu驅(qū)動程序介紹字符驅(qū)動程序的設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容：§16.1

Linux設(shè)備分類§16.2

Linux設(shè)備驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)§16.3

LinuxLED驅(qū)動程序§16.4

LinuxLED驅(qū)動程序有關(guān)函數(shù)§16.5

LinuxLED驅(qū)動程序設(shè)計(jì)§16.1Linux設(shè)備分類Linux支持的設(shè)備驅(qū)動可分為3類：1.字符設(shè)備2.塊設(shè)備3.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。其中字符設(shè)備的處理是以字節(jié)為單位來進(jìn)行的，我們這里僅討論字符設(shè)備驅(qū)動。§16.2Linux設(shè)備驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)一、設(shè)備驅(qū)動程序之間的共性二、用動態(tài)方法對設(shè)備驅(qū)動程序完成一些操作三、內(nèi)核模塊的加載和卸載一、設(shè)備驅(qū)動程序之間的共性所有的設(shè)備驅(qū)動程序都有一些共性，都要要完成以下任務(wù)：1.向系統(tǒng)申請主次設(shè)備號。2.實(shí)現(xiàn)設(shè)備初始化和卸載功能。3.設(shè)計(jì)設(shè)備文件操作，如定義file_operations結(jié)構(gòu)。4.設(shè)計(jì)設(shè)備文件操作調(diào)用，如讀寫等操作。5.實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)函數(shù)，用requset_irq向內(nèi)核注冊。6.將驅(qū)動程序編譯到內(nèi)核或編譯成模塊，用ismod命令加載。7.生成設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件。二、用動態(tài)方法對設(shè)備驅(qū)動程序完成一些操作我們常用動態(tài)方法對設(shè)備驅(qū)動程序完成一些操作：1.加載在系統(tǒng)啟動時(shí)用ismod命令把驅(qū)動程序（.o文件）加到內(nèi)核去2.卸載不需要時(shí)用rmmod來卸載內(nèi)核模塊3.設(shè)備初始化向系統(tǒng)添加一個(gè)驅(qū)動程序相當(dāng)于添加一個(gè)主設(shè)備號，可以調(diào)用register_chrdev();4.注銷一個(gè)驅(qū)動程序可以調(diào)用unregister();5.打開文件用open();6.關(guān)閉文件用close();7.讀文件用read();8.寫文件用write();三、內(nèi)核模塊的加載和卸載內(nèi)核模塊和和一般應(yīng)用程序主要不同是內(nèi)核模塊沒有主程序main()。1.內(nèi)核模塊加載用init_moddule(void);。2.內(nèi)核模塊卸載用（void）cleanup();。內(nèi)核空間和用戶空間數(shù)據(jù)互換：3.從內(nèi)核空間讀數(shù)據(jù)到用戶空間用copy_to_user。具體如：

Unsegnedlongcopy_to_user(void_user*to,constviod*from,unsegnedlongn);其中*to是用戶空間指針，*from是內(nèi)核空間指針，n表示復(fù)制數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。如成功返回0，不成功返回沒用成功的字節(jié)數(shù)。4.用戶空間數(shù)據(jù)傳送給內(nèi)核空間用copy_from_user。具體如：

Unsegnedlongcopy_from_user(void*to,constvoid_user*from,unsegnedlongn)其中*to是內(nèi)核空間指針，*from是用戶空間指針，n表示復(fù)制數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。如成功返回0，不成功返回沒用成功的字節(jié)數(shù)?！?6.3LinuxLED驅(qū)動程序嵌入式LED驅(qū)動程序主要包括以下內(nèi)容：1.編寫設(shè)備驅(qū)動程序，將LED部件控制過程編入驅(qū)動程序文件操作框架中。2.將驅(qū)動程序文件操作框架結(jié)構(gòu)體注冊進(jìn)內(nèi)核，并與LED驅(qū)動程序申請的主設(shè)備號關(guān)聯(lián)。3.編譯LED驅(qū)動程序。4.根據(jù)主設(shè)備號，在/dev/目錄下創(chuàng)建LED驅(qū)動程序?qū)?yīng)的設(shè)備文件。5.編寫和編譯LED驅(qū)動測試程序，測試LED驅(qū)動?！?6.4LinuxLED驅(qū)動程序有關(guān)函數(shù)一、虛擬地址映射二、獲取設(shè)備號三、將編寫的設(shè)備驅(qū)動程序注冊進(jìn)內(nèi)核五、添加一個(gè)字符設(shè)備到系統(tǒng)中四、字符驅(qū)動設(shè)備結(jié)構(gòu)體初始化六、從系統(tǒng)刪除一個(gè)字符設(shè)備一、虛擬地址映射內(nèi)核對硬件的訪問一般采用虛擬地址，此時(shí)可以通過ioremap來獲取。取消虛擬地址采用iounmap。具體如下：獲取虛擬地址void*ioremap(unsignedlongphys_addr,unsignedlongsize);

取消虛擬地址void*iounmap(*addr);addr是映射后得到的虛擬地址。二、獲取設(shè)備號驅(qū)動程序?yàn)榱双@取自己的設(shè)備號，可以向內(nèi)核申請，采用：Intregister_chrdev_region(dev_tfirst,unsignedintcount,char*name);first表示要分配的起始設(shè)備號，次設(shè)備號通常為0。分配成功返回0，出錯(cuò)返回一個(gè)負(fù)數(shù)。釋放原先申請的設(shè)備號，用:voidunregister_chrdev_region(dev_t_first,unsignedintcount);first是第一個(gè)設(shè)備號，count是申請的設(shè)備數(shù)量。三、將編寫的設(shè)備驅(qū)動程序注冊進(jìn)內(nèi)核內(nèi)核中每個(gè)字符設(shè)備都對應(yīng)一個(gè)cdev結(jié)構(gòu)的變量，定義如下：

structcdev(structkobjectkobj;/*每個(gè)cdev都是一個(gè)kobject,存cdev文件的組織結(jié)構(gòu)和名字和父目錄等信息*/

Structmodule*owner;//指向驅(qū)動的模塊

Conststructfile_operations*ops;//這個(gè)字符文件的操作方法

Structlist_headlist;//字符設(shè)備文件

inode.i_devices鏈表頭

Dev_tdev;//起始設(shè)備號

Unsignedintcount;//設(shè)備范圍號大小};四、字符驅(qū)動設(shè)備結(jié)構(gòu)體初始化voidcdev_init(structcdev*cdev,conststructfile_operations*fops);cdev為驅(qū)動中定義的structcdev結(jié)構(gòu)體；fops為file_operations結(jié)構(gòu)體。即這個(gè)字符文件的操作方法。五、添加一個(gè)字符設(shè)備到系統(tǒng)中Intcdev_add(structcdev*p,dev_tdev,unsignedcount);p為通過cdev_init初始化的structcdev結(jié)構(gòu)體指針。count是設(shè)備編號數(shù)量，常取1。六、從系統(tǒng)刪除一個(gè)字符設(shè)備從系統(tǒng)刪除一個(gè)字符設(shè)備，用下面函數(shù)：

Voidcdev_del(structcdev*p);§16.5LinuxLED驅(qū)動程序設(shè)計(jì)一、LED驅(qū)動電路二、LED驅(qū)動程序一、LED驅(qū)動電路LED驅(qū)動電路如16-1所示。LED1-ED5分別與GPX2_7、GPX1_0、GPF3_4、GPF3_5相連，