韦东山嵌入式linux系列-具体单板的 LED 驱动程序

笔者使用的是STM32MP157的板子

1 怎么写 LED 驱动程序？

详细步骤如下：

① 看原理图确定引脚，确定引脚输出什么电平才能点亮/熄灭 LED

② 看主芯片手册，确定寄存器操作方法：哪些寄存器？哪些位？地址是？

③ 编写驱动：先写框架，再写硬件操作的代码

注意：在芯片手册中确定的寄存器地址被称为物理地址，在 Linux 内核中无法直接使用。

需要使用内核提供的 ioremap 把物理地址映射为虚拟地址，使用虚拟地址。

ioremap 函数的使用：

#include 
void __iomem *ioremap(resource_size_t res_cookie, size_t size);

把物理地址 phys_addr 开始的一段空间(大小为 size)，映射为虚拟地址；返回值是该段虚拟地址的首地址。

实际上，它是按页(4096 字节)进行映射的，是整页整页地映射的。

假设 phys_addr = 0x10002， size=4， ioremap 的内部实现是：

a) phys_addr 按页取整，得到地址 0x10000

b) size 按页取整，得到 4096

c) 把起始地址 0x10000，大小为 4096 的这一块物理地址空间，映射到虚拟地址空间，

假设得到的虚拟空间起始地址为 0xf0010000

d) 那么 phys_addr = 0x10002 对应的 virt_addr = 0xf0010002

③ 不再使用该段虚拟地址时，要 iounmap(virt_addr)：

void iounmap(volatile void __iomem *cookie);

为什么有ioremap，这里解释的很清楚了。

同一个程序，同时运行2次，在内存中有两份代码，他们地址是不同的，但是打印出来的结果是一样的（虚拟地址），主要是MMU（内存管理单元）在起作用，完成物理地址到虚拟地址的转换。

感怪怪的，图中代码是全局变量

根据进程号转换成不同的物理地址。MMU将物理地址映射成虚拟地址，内核通过虚拟地址访问uart等硬件。

2 修改

修改之期的led_operations结构体，由它控制点灯的个数

led_operations.h

#ifndef LED_OPERATIONS_H
#define LED_OPERATIONS_H
struct led_operations {
	int num;								// 灯的数量
    int (*init) (int which);                // 初始化LED，which是哪一个LED
    int (*ctl) (int which, char status);     // 控制LED，which-哪一个LED，status-1亮，0灭
};
// 返回结构体指针
struct led_operations* get_board_led_operations(void);
#endif

stmp32mp157.c

（主要框架还是board_demo.c的，结合了之前的 韦东山嵌入式linux系列-LED驱动程序-CSDN博客）

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "led_operations.h"
// 不能使用物理地址，需要映射
// 1寄存器
// RCC_PLL4CR地址：0x50000000 + 0x894，提供时钟的
static volatile unsigned int* RCC_PLL4CR;
// 2使能GPIOA本身
// RCC_MP_AHB4ENSETR地址：0x50000000 + 0xA28
static volatile unsigned int* RCC_MP_AHB4ENSETR;
// 3设置引脚为输出模式
// GPIOA_MODER地址：0x50002000 + 0x00，设置bit[21:20]=0b01，用于输出模式
static volatile unsigned int* GPIOA_MODER;
// 4设置输出电平
// 方法2：直接写寄存器，一次操作即可，高效
// GPIOA_BSRR地址： 0x50002000 + 0x18
static volatile unsigned int* GPIOA_BSRR;
// init函数-配置引脚，把引脚配置成GPIO输出功能
static int board_demo_led_init(int which)
{
	printk("%s %s line %d, led %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which);
	// 之前没有映射，就映射
	if (!RCC_PLL4CR)
	{
		// 驱动程序访问硬件，必须先ioremap，在这里映射，映射的是一页4k的地址，参考
		// ioremap(base_phy, size);
		// 1寄存器
		// RCC_PLL4CR地址：0x50000000 + 0x894，提供时钟的
		// static volatile unsigned int* RCC_PLL4CR;
		RCC_PLL4CR = ioremap(0x50000000 + 0x894, 4);
		// 2使能GPIOA本身
		// RCC_MP_AHB4ENSETR地址：0x50000000 + 0xA28
		// static volatile unsigned int* RCC_MP_AHB4ENSETR;
		RCC_MP_AHB4ENSETR = ioremap(0x50000000 + 0xA28, 4);
		// 3设置引脚为输出模式
		// GPIOA_MODER地址：0x50002000 + 0x00，设置bit[21:20]=0b01，用于输出模式
		// static volatile unsigned int* GPIOA_MODER;
		GPIOA_MODER = ioremap(0x50002000 + 0x00, 4);
		// 4设置输出电平
		// 方法2：直接写寄存器，一次操作即可，高效
		// GPIOA_BSRR地址： 0x50002000 + 0x18
		// static volatile unsigned int* GPIOA_BSRR;
		GPIOA_BSRR = ioremap(0x50002000 + 0x18, 4);
	}
	// 初始化引脚
	if (which == 0)
	{
		// 使能PLL4，是所有GPIO的时钟
		*RCC_PLL4CR |= (1 num; i++)
	{
		device_destroy(led_class, MKDEV(major, i));
	}
	class_destroy(led_class);
	// 卸载
	unregister_chrdev(major, "winter_led");
}
// 7其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点： class_create,device_create
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

led_drv_test.c

/*************************************************************************
 > File Name: hello_test.c
 > Author: Winter
 > Created Time: Sun 07 Jul 2024 01:39:39 AM EDT
 ************************************************************************/
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
/*
 * ./led_drv  /dev/winter_led0 on
 * ./led_drv  /dev/winter_led0 off
 */
int main(int argc, char **argv)
{
	int fd;
	char status;
	
	/* 1. 判断参数 */
	if (argc  
Makefile
 
# 1. 使用不同的开发板内核时, 一定要修改KERN_DIR
# 2. KERN_DIR中的内核要事先配置、编译, 为了能编译内核, 要先设置下列环境变量:
# 2.1 ARCH,          比如: export ARCH=arm64
# 2.2 CROSS_COMPILE, 比如: export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
# 2.3 PATH,          比如: export PATH=$PATH:/home/book/100ask_roc-rk3399-pc/ToolChain-6.3.1/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin 
# 注意: 不同的开发板不同的编译器上述3个环境变量不一定相同,
#       请参考各开发板的高级用户使用手册
KERN_DIR = /home/book/100ask_stm32mp157_pro-sdk/Linux-5.4
all:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 
	$(CROSS_COMPILE)gcc -o led_drv_test led_drv_test.c 
clean:
	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
	rm -rf modules.order
	rm -f led_drv_test
# 参考内核源码drivers/char/ipmi/Makefile
# 要想把a.c, b.c编译成ab.ko, 可以这样指定:
# ab-y := a.o b.o
# obj-m += ab.o
# leddrv.c board_demo.c 编译成 100ask.ko
winter_led-y := led_drv.o stm32mp157.o
obj-m	+= winter_led.o
 
编译
 
make
 
 
3 测试
 
在开发板挂载 Ubuntu 的NFS目录
 
mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs/ /mnt
 
将ko文件和测试代码拷贝到挂载目录，安装驱动
 
insmod winter_led.ko
 
 
 
执行测试程序
 
./led_drv_test /dev/winter_led0 on
./led_drv_test /dev/winter_led0 off
 
 
板子上只有log，关掉【心跳灯】
 
ls /sys/class/leds/
echo none > /sys/class/leds/heartbeat/trigger
 
再执行on/off就可以看到灯的亮灭了
 
 
4 思考
 
a.在驱动里有 ioremap，什么时候执行 iounmap？请完善程序
 
答：需要在led_operations.h和stmp32mp157.c中加一个close函数，在close函数中执行iounmap操作，在led_drv.c的close函数中调用。
 
 
 
似乎不太行
 
 
b.视频里我们只实现了点一个 LED，修改代码支持两个 LED。
 
答：需要看原理图和手册，在stmp32mp157.c的init函数中配置引脚和输出高低电平。