自制简单字符型设备驱动程序——LED驱动

这周抽空学以致用，参考LDD3及嵌入式系统接口设计与Linux驱动程序开发这两本书，结合自己的开发板，做了LED驱动的程序，自己写程序和看书感觉真的是不一样啊，过程中犯了不少错误，但最终还是完成了程序，很高兴！

硬件平台：tq2440

内核版本：2.6.30.4

1. 硬件介绍

下面首先介绍一下我的开发板的接线，我的开发板是天嵌公司的tq2440，它的LED接线如图所示： 

其中，nLED_1接S3C2440的GPB5引脚，其他依次接GPB6,GPB7,GPB8，低电平时LED点亮。这些条件就够我们写驱动使用了。

2. LED驱动程序

把程序分成几块分别说明一下。首先是最前面的一部分，这一部分主要是头文件及调试用的预定义，同时定义了一些参数，默认情况下，主次设备号均为0，有4个LED，同时给出了一个关键的结构，我的LED设备的结构，它包含了LED所接的引脚信息，LED的状态，信号量及一个标志他是字符型设备的cdev结构。

#include <linux/module.h>                    #include <linux/init.h>#include <mach/regs-gpio.h>               /*S3C2410_GPB5_OUTP and S3C2410_GPB5*/#include <linux/kernel.h>                     /*printk*/#include <linux/fs.h>#include <linux/types.h>                      /*size_t and atomic_t*/#include <linux/cdev.h>                       /*cdev*/#include <mach/hardware.h>               /*s3c2410_gpio_cfgpin and s3c2410_gpio_setpin*/#include <asm/uaccess.h>                   /*copy_*_user*//*for debug use*/#undef DEBUG                                          //#define DEBUG#ifdef DEBUG#define PRINTK printk("Success!\n")#else#define PRINTK#endif/*LED start pin*/#define LEDSTARTPIN S3C2410_GPB5int yjpLED_major = 0;int yjpLED_minor = 0;int nr_LED = 4;module_param(yjpLED_major, int, S_IRUGO);module_param(yjpLED_minor, int, S_IRUGO);module_param(nr_LED, int, S_IRUGO);struct yjpLED{unsigned int LEDpin;unsigned char status;struct semaphore sem;struct cdev cdev;};struct yjpLED *yjpLEDs;

最后面的一部分，是一些协议信息及作者信息，但最关键的在与还指出了初始化函数及退出函数。

module_init(yjpLED_init);module_exit(yjpLED_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("Yjp");

下面先看我的初始化函数

int __init yjpLED_init(void){int result, i;dev_t dev;if(yjpLED_major){dev = MKDEV(yjpLED_major, yjpLED_minor);result = register_chrdev_region(dev, nr_LED, "yjpLED");}else{result = alloc_chrdev_region(&dev, yjpLED_minor, nr_LED, "yjpLED");yjpLED_major=MAJOR(dev);}if(result < 0){printk(KERN_ALERT "yjpLED: can't get major %d\n", yjpLED_major);return result; }yjpLEDs = kmalloc(nr_LED * sizeof(struct yjpLED), GFP_KERNEL);if (!yjpLEDs) {result = -ENOMEM;goto fail; memset(yjpLEDs, 0, nr_LED * sizeof(struct yjpLED));}for(i = 0; i < nr_LED; i++){yjpLEDs[i].LEDpin= LEDSTARTPIN + i; yjpLEDs[i].status = 1;}for(i = 0; i < nr_LED; i++){s3c2410_gpio_cfgpin(yjpLEDs[i].LEDpin, S3C2410_GPB5_OUTP << (i*2));s3c2410_gpio_setpin(yjpLEDs[i].LEDpin, yjpLEDs[i].status);init_MUTEX(&yjpLEDs[i].sem);setup_yjpLED_cdev(&yjpLEDs[i].cdev, i);}if (!yjpLEDs) {result = -ENOMEM;goto fail;  }printk(KERN_ALERT "yjpLED init!\n");return result;fail:yjpLED_exit();return result;}

该函数完成的工作为：

1. 注册设备，为设备分配设备号。注册成功后，在/proc/devices下就可以看到设备了。

2. 为设备结构分配空间，并初始化为0.

3. 硬件初始化。

4. cdev结构的初始化。

其中，cdev结构初始化由下面的函数完成：

void setup_yjpLED_cdev(struct cdev *cdev, int index){int err, devno = MKDEV(yjpLED_major, yjpLED_minor + index);cdev_init(cdev, &yjpLED_fops);(*cdev).owner = THIS_MODULE;err = cdev_add(cdev, devno, 1);PRINTK;if(err){printk(KERN_ALERT "Error %d adding yjpLED%d", err, index);}}

初始化了cdev的必要的成员，并激活cdev。LED已经“活”了。下面看退出函数：

void __exit yjpLED_exit(void){int i, devno = MKDEV(yjpLED_major, yjpLED_minor);if(yjpLEDs){for(i = 0; i < nr_LED; i++){cdev_del(&yjpLEDs[i].cdev);PRINTK;}kfree(yjpLEDs);}printk(KERN_ALERT "yjpLED exit!\n");unregister_chrdev_region(devno, nr_LED);}

删除每个设备的cdev结构并注销设备。

然后看一下关键的结构体，file_operations

struct file_operations yjpLED_fops = {.owner = THIS_MODULE,.write = yjpLED_write,.open = yjpLED_open,.release = yjpLED_release,};

定义了设备的打开，读及写操作。open操作的函数：

int yjpLED_open(struct inode *inode, struct file *filp){struct yjpLED *dev;dev = container_of(inode->i_cdev, struct yjpLED, cdev);filp->private_data = dev;PRINTK;return 0;}

将所打开的设备的指针存放在代表打开文件的指针filp的private_data成员中，以便其他操作函数使用。

release操作：

int yjpLED_release(struct inode *inode, struct file *filp){filp->private_data = NULL;return 0;}

释放由open分配的保存在filp->private_data中的所用内容。

write操作：

ssize_t yjpLED_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos){ssize_t retval;struct yjpLED *dev;dev = filp->private_data;if(down_interruptible(&dev->sem))return -ERESTARTSYS;if(copy_from_user(&dev->status, buf, sizeof(dev->status))){printk(KERN_ALERT "after copy but error!\n");retval = -EFAULT;goto out;}retval = sizeof(dev->status);dev->status =~ (dev->status) & 1;s3c2410_gpio_setpin(dev->LEDpin, dev->status);PRINTK;out:up(&dev->sem);return retval;}

完成的工作主要有：

1. 获取设备信号量，防止竞态发生。

2. 从用户空间获取数据，如果成功则置位相应的引脚，否则释放信号量并退出。

以上就是整个程序，将其复制到内核目录下的drivers/char/，然后修改该目录下的Kconfig文件和Makefile文件，编译出模块yjpLED.ko，将其复制到文件系统的/lib/目录下，注意要修改权限为可执行。

这里为了方便加载模块，还修改了LDD3中的scull_load脚本，也将其复制到文件系统/lib目录下，修改权限为可执行，该脚本内容如下：

#!/bin/sh# $Id: scull_load,v 1.4 2004/11/03 06:19:49 rubini Exp $module="yjpLED"device="yjpLED"mode="664"group="root"# invoke insmod with all arguments we got# and use a pathname, as insmod doesn't look in . by default/sbin/insmod ./$module.ko $* || exit 1# retrieve major numbermajor=$(awk "\$2==\"$module\" {print \$1}" /proc/devices)# Remove stale nodes and replace them, then give gid and perms# Usually the script is shorter, it's scull that has several devices in it.rm -f /dev/${device}[0-3]mknod /dev/${device}0 c $major 0mknod /dev/${device}1 c $major 1mknod /dev/${device}2 c $major 2mknod /dev/${device}3 c $major 3chgrp $group /dev/${device}[0-3] chmod $mode  /dev/${device}[0-3]

启动开发板，进入/lib目录，加载模块并运行，测试使用echo命令向设备文件写入，写入单数点亮对应的LED，写入双数关闭对应的LED。

如echo -n 1 > /dev/yjpLED2 点亮第三个LED(从0开始编号)

而echo -n 2 > /dev/yjpLED2 则关闭第三个LED。