從上到下，一個軟件系統可以分為：應用程序、操作系統（內核）、驅動程序。結構圖如下：我們需要做的就是寫出open、read、write等驅動層的函數。一個LED驅動的步驟如下：
5、編寫Makefile，編譯驅動代碼與測試代碼，在開發板上運行
打開原理圖，確定需要控制的IO端口為GPF4、GPF5、GPF6。
2、查看芯片手冊，確定IO端口的寄存器地址，可以看到它的基地址為0x56000050
1）、編寫出口、入口函數。
a、首先利用register_chrdev函數如果第一個參數為0的話那么會自動分配一個主設備號為Firstmajor ；第二個參數firstled_drv會是這個字符設備的名稱可以利用命令cat /proc/devices看到；第三個參數是它的first_drv_fops結構體，這個結構體是字符設備中最主要的，后面再說明。
b、接着利用class_create函數創建一個firt_drv_class類。它的第一個參數指向這個模塊，第二個參數為類的名稱。再利用class_device_create創建四個設備節點，第一個參數為類、第三個參數為設備號，第五個參數為設備節點的名稱，第六個參數為次設備號。這樣的話會在加載驅動之后自動在/dev目錄下創建四個設備文件。
c、ioremap函數重映射函數，將物理地址轉換成虛擬地址
d、a-c為驅動入口函數，在驅動出口函數會將a-c創建的東西全部刪除。
e、module_init與module_exit表示在insmod與rmmod的時候內核會調用first_ledsdrv_init與first_ledsdrv_exit
/* * 執行insmod命令時就會調用這個函數 */ static int __init first_ledsdrv_init(void) { int minor;//次設備號 Firstmajor = register_chrdev(0, "firstled_drv", &first_drv_fops);//注冊first_drv_fops結構體到字符設備驅動表,0表示自動分配主設備號 if(Firstmajor<0) { printk(" first_drv can't register major number\n"); return Firstmajor; } firt_drv_class = class_create(THIS_MODULE, "leds");//創建類 firt_drv_class_dev[0] = class_device_create(firt_drv_class, NULL, MKDEV(Firstmajor, 0), NULL, "leds");//創建設備節點 if (unlikely(IS_ERR(firt_drv_class_dev[0]))) return PTR_ERR(firt_drv_class_dev[0]); for(minor=1;minor<4;minor++) { firt_drv_class_dev[minor] = class_device_create(firt_drv_class, NULL, MKDEV(Firstmajor, minor), NULL, "led%d",minor);//創建設備節點 if (unlikely(IS_ERR(firt_drv_class_dev[minor]))) return PTR_ERR(firt_drv_class_dev[minor]); } gpfcon = ioremap(0x56000050 , 16);//重映射，將物理地址變換為虛擬地址 gpfdat = gpfcon + 1; printk("firstdrv module insmoded\n"); return 0; } /* * 執行rmmod命令時就會調用這個函數 */ static void __exit first_ledsdrv_exit(void) { int i; for(i=0;i<4;i++) class_device_unregister(firt_drv_class_dev[i]);//刪除設備節點 class_destroy(firt_drv_class);//刪除類 iounmap(gpfcon);//刪除重映射分配的地址 unregister_chrdev(Firstmajor, "firstled_drv");//將rst_drv_fops結構體從字符設備驅動表中刪除 printk("firstdrv module rmmod\n"); } /* 這兩行指定驅動程序的初始化函數和卸載函數 */ module_init(first_ledsdrv_init); module_exit(first_ledsdrv_exit);
2）、添加file_operations 結構體，這個是字符設備驅動的核心結構，所有的應用層調用的函數最終都會調用這個結構下面定義的函數。
static struct file_operations first_drv_fops = { .owner = THIS_MODULE, /* 這是一個宏，推向編譯模塊時自動創建的__this_module變量 */ .open = first_ledsdrv_open, .write = first_ledsdrv_write, };
其中THIS_MODULE在linux/module.h中定義，它執向__this_module的地址
84 extern struct module __this_module; 85 #define THIS_MODULE (&__this_module)
而__this_module這個變量是在編譯的時候由modpost程序生成的，它的結構如下：
struct module __this_module __attribute__((section(".gnu.linkonce.this_module"))) = { .name = KBUILD_MODNAME, .init = init_module, #ifdef CONFIG_MODULE_UNLOAD .exit = cleanup_module, #endif };
3）、分別編寫file_operations 結構體下的open、wrtie函數。當應用程序調用系統調用led設備的open與write時最終內核會定位到驅動層的open與write函數。
其中open函數的功能是根據打開的設備文件初始化相應的io口為輸出口
static int first_ledsdrv_open(struct inode *inode, struct file *file) { int minor = MINOR(inode->i_rdev);//取得次設備號，根據次設備號來配置IO端口 switch(minor) { case 0: *gpfcon &= ~((3 << 8) | (3 << 10) | (3 << 12));//先清0 :8,9,10,11,12,13 *gpfcon |= ((1 << 8) | (1 << 10) | (1 << 12));//再置1:8,10,12break; printk("initialize leds\n"); break; case 1: *gpfcon &= ~((3 << 8) );//先清0 :8,9,10,11,12,13 *gpfcon |= ((1 << 8));//再置1:8,10,12break; printk("initialize led1\n"); break; case 2: *gpfcon &= ~( (3 << 10));//先清0 :8,9,10,11,12,13 *gpfcon |= ( (1 << 10) );//再置1:8,10,12break; printk("initialize led2\n"); break; case 3: *gpfcon &= ~((3 << 12));//先清0 :8,9,10,11,12,13 *gpfcon |= ((1 << 12));//再置1:8,10,12break; printk("initialize led3\n"); break; default:break; } // printk("hello this is open\n"); return 0; }
write函數的功能是根據設備文件以及向設備寫入的值來操作相應的IO口做相應的動作
static ssize_t first_ledsdrv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos) { char val; int ret; int minor = MINOR(file->f_dentry->d_inode->i_rdev);//根據文件取出次設備號 ret = copy_from_user(&val, buf, count);//ret返回0表示拷貝成功 if(!ret) { switch(minor) { case 0: if(val==1) { *gpfdat &= ~((1 << 4) | (1<<5) | (1<<6));//點燈 printk("leds on\n"); } else if(val == 0) { *gpfdat |= ((1 << 4) | (1<<5) | (1<<6));//滅燈 printk("leds off\n"); } break; case 1: if(val==1) { *gpfdat &= ~((1 << 4));//點燈 printk("led1 on\n"); } else if(val == 0) { *gpfdat |= ((1 << 4));//滅燈 printk("led1 off\n"); } break; case 2: if(val==1) { *gpfdat &= ~((1<<5));//點燈 printk("led2 on\n"); } else if(val == 0) { *gpfdat |= ((1<<5));//滅燈 printk("led2 off\n"); } break; case 3: if(val==1) { *gpfdat &= ~((1<<6));//點燈 printk("led3 on\n"); } else if(val == 0) { *gpfdat |= ((1<<6));//滅燈 printk("led3 off\n"); } break; default:break; } } else printk("copy from user wrong!!!!%d %d\n",ret,count); // printk("hello this is write\n"); return 0; }
4）、下面是整個LED驅動的整體代碼
#include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/init.h> #include <asm/io.h> //含有iomap函數iounmap函數 #include <asm/uaccess.h>//含有copy_from_user函數 #include <linux/device.h>//含有類相關的處理函數 static struct class *firt_drv_class;//類 static struct class_device *firt_drv_class_dev[4];//類下面的設備 static int Firstmajor; static unsigned long *gpfcon = NULL; static unsigned long *gpfdat = NULL; static int first_ledsdrv_open(struct inode *inode, struct file *file) { int minor = MINOR(inode->i_rdev);//取得次設備號，根據次設備號來配置IO端口 switch(minor) { case 0: *gpfcon &= ~((3 << 8) | (3 << 10) | (3 << 12));//先清0 :8,9,10,11,12,13 *gpfcon |= ((1 << 8) | (1 << 10) | (1 << 12));//再置1:8,10,12break; printk("initialize leds\n"); break; case 1: *gpfcon &= ~((3 << 8) );//先清0 :8,9,10,11,12,13 *gpfcon |= ((1 << 8));//再置1:8,10,12break; printk("initialize led1\n"); break; case 2: *gpfcon &= ~( (3 << 10));//先清0 :8,9,10,11,12,13 *gpfcon |= ( (1 << 10) );//再置1:8,10,12break; printk("initialize led2\n"); break; case 3: *gpfcon &= ~((3 << 12));//先清0 :8,9,10,11,12,13 *gpfcon |= ((1 << 12));//再置1:8,10,12break; printk("initialize led3\n"); break; default:break; } // printk("hello this is open\n"); return 0; } static ssize_t first_ledsdrv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos) { char val; int ret; int minor = MINOR(file->f_dentry->d_inode->i_rdev);//根據文件取出次設備號 ret = copy_from_user(&val, buf, count);//ret返回0表示拷貝成功 if(!ret) { switch(minor) { case 0: if(val==1) { *gpfdat &= ~((1 << 4) | (1<<5) | (1<<6));//點燈 printk("leds on\n"); } else if(val == 0) { *gpfdat |= ((1 << 4) | (1<<5) | (1<<6));//滅燈 printk("leds off\n"); } break; case 1: if(val==1) { *gpfdat &= ~((1 << 4));//點燈 printk("led1 on\n"); } else if(val == 0) { *gpfdat |= ((1 << 4));//滅燈 printk("led1 off\n"); } break; case 2: if(val==1) { *gpfdat &= ~((1<<5));//點燈 printk("led2 on\n"); } else if(val == 0) { *gpfdat |= ((1<<5));//滅燈 printk("led2 off\n"); } break; case 3: if(val==1) { *gpfdat &= ~((1<<6));//點燈 printk("led3 on\n"); } else if(val == 0) { *gpfdat |= ((1<<6));//滅燈 printk("led3 off\n"); } break; default:break; } } else printk("copy from user wrong!!!!%d %d\n",ret,count); // printk("hello this is write\n"); return 0; } static struct file_operations first_drv_fops = { .owner = THIS_MODULE, /* 這是一個宏，推向編譯模塊時自動創建的__this_module變量 */ .open = first_ledsdrv_open, .write = first_ledsdrv_write, }; /* * 執行insmod命令時就會調用這個函數 */ static int __init first_ledsdrv_init(void) { int minor;//次設備號 Firstmajor = register_chrdev(0, "firstled_drv", &first_drv_fops);//注冊first_drv_fops結構體到字符設備驅動表,0表示自動分配主設備號 if(Firstmajor<0) { printk(" first_drv can't register major number\n"); return Firstmajor; } firt_drv_class = class_create(THIS_MODULE, "leds");//創建類 firt_drv_class_dev[0] = class_device_create(firt_drv_class, NULL, MKDEV(Firstmajor, 0), NULL, "leds");//創建設備節點 if (unlikely(IS_ERR(firt_drv_class_dev[0]))) return PTR_ERR(firt_drv_class_dev[0]); for(minor=1;minor<4;minor++) { firt_drv_class_dev[minor] = class_device_create(firt_drv_class, NULL, MKDEV(Firstmajor, minor), NULL, "led%d",minor);//創建設備節點 if (unlikely(IS_ERR(firt_drv_class_dev[minor]))) return PTR_ERR(firt_drv_class_dev[minor]); } gpfcon = ioremap(0x56000050 , 16);//重映射，將物理地址變換為虛擬地址 gpfdat = gpfcon + 1; printk("firstdrv module insmoded\n"); return 0; } /* * 執行rmmod命令時就會調用這個函數 */ static void __exit first_ledsdrv_exit(void) { int i; for(i=0;i<4;i++) class_device_unregister(firt_drv_class_dev[i]);//刪除設備節點 class_destroy(firt_drv_class);//刪除類 iounmap(gpfcon);//刪除重映射分配的地址 unregister_chrdev(Firstmajor, "firstled_drv");//將rst_drv_fops結構體從字符設備驅動表中刪除 printk("firstdrv module rmmod\n"); } /* 這兩行指定驅動程序的初始化函數和卸載函數 */ module_init(first_ledsdrv_init); module_exit(first_ledsdrv_exit); MODULE_LICENSE("GPL");//不加的話加載會有錯誤提醒 MODULE_AUTHOR("andylu");//作者 MODULE_VERSION("0.0.0");//版本 MODULE_DESCRIPTION("S3C2410/S3C2440 LED Driver");//簡單的描述
4、確定應用程序功能，編寫測試代碼。應用程序功能為打開不同設備文件操作不同的IO口。代碼如下：
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> /* * ledtest <dev> <on|off> */ void print_usage(char *file) { printf("Usage:\n"); printf("%s <dev> <on|off>\n",file); printf("eg. \n"); printf("%s /dev/leds on\n", file); printf("%s /dev/leds off\n", file); printf("%s /dev/led1 on\n", file); printf("%s /dev/led1 off\n", file); } int main(int argc, char **argv) { int fd; char* filename=NULL; char val; filename = argv[1]; fd = open(filename, O_RDWR);//打開dev/firstdrv設備文件 if (fd < 0)//小於0說明沒有成功 { printf("error, can't open %s\n", filename); return 0; } if(argc !=3) { print_usage( argv[1]);//打印用法 } if(!strcmp(argv[2], "on")) val = 1; else val = 0; write(fd, &val, 1);//操作LED return 0; }
5、編寫Makefile，編譯驅動代碼與測試代碼，在開發板上運行
Makefile源碼如下：
KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6 all: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules //M='pwd'表示當前目錄。這句話的意思是利用內核目錄下的Makefile規則來編譯當前目錄下的模塊 clean: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean rm -rf modules.order obj-m +=first_drv.o//調用內核目錄下Makefile編譯時需要用到這個參數
1）、然后在當前目錄下make后編譯出first_drv.ko文件
2）、arm-linux-gcc -o first_test first_test.c編譯出first_test測試程序
3）、cp first_drv.ko first_test /work/nfs_root將編譯出來的文件拷貝到開發板掛接的網絡文件系統上
4）、執行insmod first_drv.ko加載驅動。
5）、./first_test /dev/leds on測試程序，燈全部被點亮，成功運行。