簡化的驅動框架
話說前面章節講到了如何利用嵌入式驅動開發的方式進行驅動開發。由於其學習路線相比於裸機開發來說，上手難度稍微大一些，而且代碼量也相對來說較多，所以對剛上手的人來說是頗有難度的。本章節，我們將以一個類似於Hello World點燈的例子，來講解在linux下如何進行內核驅動的開發。
工欲善其事，必先利其器，開始之前，我們需要先將驅動開發用到的主體框架搭建一下，這里由於上節講過，我這里直接貼上來：
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/string.h>
#define LED_MAJOR 200
#define LED_NAME "LED"
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filep){
printk("GPIO init \n");
return 0;
}
static int led_write(struct file *filep, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos){
return count;
}
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filep){
printk("Release !! \n");
return 0;
}
static const struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.write = led_write,
.release = led_release,
};
static int __init led_init(void){
printk("led control device init success! \r\n");
return 0;
}
static void __exit led_exit(void){
printk(" led_exit \r\n");
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_AUTHOR("CXSR");
可以看到，整個驅動開發框架無非是如下幾個東西，首先是module_init和module_exit函數，之后就是file_operations結構體，結構體中有對文件的讀，寫，打開，關閉等等，我們只需要把我們用到的操作去實現就行了。由於這部分整體比較固化，所以這里我不再贅述了。
由於在荔枝派中，我選擇了A1口作為我的控制口，所以我先嘗試利用GPIO手動控制了一下，整體控制流程如下：
1、 進入sys/class/gpio目錄下 2、 執行echo 1 > export命令，可以看出來創建了gpio1的文件夾 3、 進入gpio1文件夾，cat direction查看其值為in，通過vi direction，將其值改為out后， wq保存。 4、 運行 echo 1 > value 命令，則可以設置A1口高電平，設置echo 0 > value 命令，則可以設置A1口低電平。
通過如上步驟，我們發現，我們可以控制板子上的LED燈的亮滅了。之所以能這么控制，是因為我們編譯生成的根文件中，包含了對GPIO的支持，所以使得我們很容易的進行控制。
LED驅動編碼
接下來，我們就開始針對剛才的驅動框架模板，來慢慢的填寫我們的內容吧。
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/string.h>
/* 主設備號 */
#define LED_MAJOR 200
/* 設備名稱 */
#define LED_NAME "LED"
/* 操作的引腳 */
#define LED_PIN 1
/* 內核態用戶態交互緩沖 */
static char recv_msg[20];
/* 自動創建設備樹：類 */
static struct class *led_control_class = NULL;
/* 自動創建設備樹：設備 */
static struct device *led_control_device = NULL;
/* led初始化 */
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filep){
printk("GPIO init \n");
/* 校驗 */
if(!gpio_is_valid(LED_PIN)){
printk("Error wrong gpio number !!\n");
return;
}
gpio_request(LED_PIN, "led_ctr");
/* 設置direction為輸出 */
gpio_direction_output(LED_PIN,1);
/* 初始置為高電平 */
gpio_set_value(LED_PIN,1);
return 0;
}
/* 引腳電平寫入 */
static int led_write(struct file *filep, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos){
int cnt = _copy_from_user(recv_msg, buf, count);
if(0 == cnt){
/* 如果用戶輸入了on標記，代表打開 */
if(0 == memcmp(recv_msg, "on", 2)){
printk("LED on! \n");
gpio_set_value(LED_PIN, 1);
}
/* 如果用戶輸入了其他標記，代表關閉 */
else{
printk("LED off! \n");
gpio_set_value(LED_PIN, 0);
}
}else{
printk("ERROR occur when writing!!\n");
return -EIO;
}
return count;
}
/* led注銷 */
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filep){
printk("Release !! \n");
gpio_free(LED_PIN);
return 0;
}
/* 設備文件操作對象 */
static const struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.write = led_write,
.release = led_release,
};
/* 設備操作的初始化 */
static int __init led_init(void){
int ret = 0;
//1. 注冊字符設備
ret = register_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME,&led_fops);
if(ret <0){
printk("register fail!\r\n");
return -EIO;
}
printk("register success, major number is %d \r\n",ret);
/* 2. 自動注冊設備：首先創建類 */
led_control_class = class_create(THIS_MODULE, LED_NAME);
if(IS_ERR(led_control_class)){
unregister_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME);
return -EIO;
}
/* 3. 自動注冊設備：基於類創建設備 */
led_control_device = device_create(led_control_class, NULL, MKDEV(LED_MAJOR,0), NULL,LED_NAME);
if(IS_ERR(led_control_device)){
class_destroy(led_control_class);
unregister_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME);
return -EIO;
}
printk("led control device init success! \r\n");
return 0;
}
/* 設備注銷 */
static void __exit led_exit(void){
printk(" led_exit \r\n");
device_destroy(led_control_class, MKDEV(LED_MAJOR,0));
class_unregister(led_control_class);
class_destroy(led_control_class);
unregister_chrdev(LED_MAJOR,LED_NAME);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_AUTHOR("CXSR");
由於代碼部分，我做了詳盡的注釋，所以這里不再過多的解釋了。這里唯一需要注意的幾點就是：
1. 用戶態和內核態的數據交換，是需要通過copy_from_user或者copy_to_user來進行。
2. 設備初始化，需要先利用register_chrdev來注冊字符設備，之后才能進行設備的創建操作。
3. 自動注冊設備樹，需要先進行class_create，之后才能進行device_create.
4. insmod和rmmod命令的執行，分別對應led_init函數和led_exit函數。
Makefile制作
既然代碼寫好了，我們這里就需要來編譯生成ko文件才行。我們來手寫一個Makefile文件。
KERNELDIR := /home/scy/linux-mi/linux-f1c100s-480272lcd-test/ CURRENT_PATH := $(shell pwd) obj-m := led1.o build: kernel_modules kernel_modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- ARCH=arm clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
可以看到，整個文件內容比較少，其中KERNELDIR代表linux內核源碼的目錄，CURRENT_PATH則代表當前路徑，kernel_modules則代表我們mak命令要執行的內容，需要注意的是，如果你的板子是ARM架構的，這里要加上ARCH=arm,如果你在編譯內核的時候，有用到自己的交叉編譯鏈，那么這里也需要指定一下CROSS_COMPILE，否則可能會因為內核編譯方式不一樣，導致生成的ko文件，不能被板子上的系統所加載。
執行make命令，可以看到如下熟悉的輸出。
之后，我們就可以看到led1.ko文件被生成了。
開發板上跑起來
由於ko文件已經被生成，所以這里我們拿下tf卡，然后通過如下的命令，將我們的led1.ko，拷貝到media目錄中去：
sudo mkdir /mnt/sdb2 //創建一個臨時目錄 sudo mount /dev/sdb2 /mnt/sdb2 //將sdb2掛載到此臨時目錄 sudo cp led1.ko /mnt/sdb2/media //拷貝到sdb2/media目錄下 sudo sync sudo umount /dev/sdb2
拷貝完畢后，利用sudo minicom啟動串口監聽，之后去media目錄，安裝我們的驅動看看：
可以看到，驅動被成功的安裝了，可以用lsmod命令看一下：
可以看到驅動成功的被加載了。那么這時候，我們通過cat /proc/devices命令看看字符設備是否成功注冊：
這里我們也可以清晰的看到模塊被注冊完畢了。
之后我們利用rmmod led1.ko命令卸載下看看：
可以看到模塊被成功卸載，同時再利用cat /proc/devices命令執行，發現字符設備已被注銷掉了。
我們這里重新將驅動加載上，然后執行如下命令：
#關閉led echo off > /dev/LED #打開led echo on > /dev/LED
通過交換執行命令，我們發現板子上的led不時的亮滅，整體驅動成功！
參考資料：
純代碼點燈方式 ：https://www.cnblogs.com/y4247464/p/12379992.html
這篇參考文章也不錯（此人寫的一系列文章都可以的） ：https://www.cnblogs.com/y4247464/p/12370190.html
vscode搭建內核開發環境 ：https://blog.mxslly.com/archives/170.html
linux設備驅動程序--gpio控制 ：https://www.cnblogs.com/downey-blog/p/10501709.html