ZYNQ 开发平台 Linux驱动-控制AXI GPIO外设_zynq 控制gpio代码

以下是加了注释的Linux驱动程序代码，用于控制AXI GPIO外设：

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#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <asm/uaccess.h>

//GPIO的管脚号，此处为对应LED的管脚号
#define GPIO_LED 54

//设备驱动程序的名称
#define DEVICE_NAME “axi-gpio-driver”

//保存设备文件的主设备号
static int Major;

//定义设备文件的读函数
static ssize_t read_gpio(struct file *f, char __user *buf, size_t count, loff_t *offset)
{
//定义缓冲区
char val[2];

//读取GPIO的电平值
gpio_get_value(GPIO_LED, &val);

//将获得的电平值写入缓冲区
val[1] = '\n';
if (val[0] == 0)
    val[0] = '0';
else
    val[0] = '1';

//将缓冲区的数据拷贝到用户空间的缓冲区
copy_to_user(buf, val, 2);

//返回缓冲区的大小（此处为2）
return 2;
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}

//定义设备文件的写函数
static ssize_t write_gpio(struct file *f, const char __user *buf, size_t count, loff_t *offset)
{
//定义缓冲区
char val[2];

//将用户空间的缓冲区拷贝到设备驱动程序的缓冲区
copy_from_user(val, buf, count);

//设置GPIO的电平值
if (val[0] == '0')
    gpio_set_value(GPIO_LED,0);
else if (val[0] == '1')
    gpio_set_value(GPIO_LED,1);

//返回缓冲区的大小（此处为count）
return count;
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}

//定义设备文件的操作函数结构体
static struct file_operations gpio_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.read = read_gpio,
.write = write_gpio,
};

//设备驱动程序的初始化函数
static int __init gpio_init(void)
{
//申请GPIO资源
if (gpio_request(GPIO_LED, “LED”) < 0)
{
printk(KERN_ALERT “gpio_request failure\n”);
return -1;
}

//设置GPIO为输出模式，初始值为0（关灯）
if (gpio_direction_output(GPIO_LED, 0) < 0)
{
    printk(KERN_ALERT "gpio_direction_output failure\n");
    return -1;
}

//注册设备文件
Major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &gpio_fops);
if (Major < 0)
{
    printk(KERN_ALERT "register_chrdev failure\n");
    return Major;
}

printk(KERN_ALERT "axi-gpio-driver module is loaded\n");

return 0;
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}

//设备驱动程序的卸载函数
static void __exit gpio_exit(void)
{
//释放GPIO资源
gpio_free(GPIO_LED);

//注销设备文件
unregister_chrdev(Major, DEVICE_NAME);

printk(KERN_ALERT "axi-gpio-driver module is unloaded\n");
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}

//模块的初始化函数和卸载函数
module_init(gpio_init);
module_exit(gpio_exit);

//模块的说明信息
MODULE_LICENSE(“GPL”);
MODULE_AUTHOR(“Your Name”);
MODULE_DESCRIPTION(“A simple GPIO device driver for AXI GPIO on Zynq”);

注释详解如下： 

- 申请头文件
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#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <asm/uaccess.h>

这里引入了一些Linux内核的头文件，它们的作用如下：
    - <linux/init.h>：包含模块的初始化和清理函数宏定义。
    - <linux/module.h>：包含模块定义和其他必要的宏、类和函数的声明和定义。
    - <linux/kernel.h>：包含各种内核需要的常量和函数的声明。
    - <linux/fs.h>：包含了文件系统相关的宏、类型定义等标准头文件。
    - <linux/gpio.h>：包含了GPIO的宏定义和相关函数的声明。
    - <asm/uaccess.h>：包含了访问用户空间缓冲区的函数等

- 定义GPIO管脚号 
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#define GPIO_LED 54

这里定义了一个宏变量GPIO_LED保存LED的管脚号54，方便后面使用。

- 定义设备的名称 
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#define DEVICE_NAME “axi-gpio-driver”

这里定义了一个字符串变量DEVICE_NAME保存设备的名称，用于生成设备文件。

- 保存主设备号 
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static int Major;

这里定义了一个静态变量Major，保存主设备号。

- 定义设备文件的读函数 
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static ssize_t read_gpio(struct file *f, char __user *buf, size_t count, loff_t *offset)

这里定义了read_gpio函数，用于从设备文件中读取GPIO的电平值。它有4个参数，分别是：
    - struct file *f：文件操作对象
    - char __user *buf：指向用户空间缓冲区的指针
    - size_t count：缓冲区的大小
    - loff_t *offset：文件读取的偏移量

- 定义设备文件的写函数 
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static ssize_t write_gpio(struct file *f, const char __user *buf, size_t count, loff_t *offset)

这里定义了write_gpio函数，用于向设备文件中写入GPIO的电平值。它有4个参数，分别是：
    - struct file *f：文件操作对象
    - const char __user *buf：指向用户空间缓冲区的指针
    - size_t count：缓冲区的大小
    - loff_t *offset：文件写入的偏移量

- 定义设备文件的操作函数结构体 
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static struct file_operations gpio_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.read = read_gpio,
.write = write_gpio,
};

定义了一个静态变量gpio_fops，它是一个struct file_operations类型的结构体，定义了文件操作对象的设备函数表，它包含3个设备函数：读、写和设备打开时的操作。

- 定义设备驱动程序的初始化函数 
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static int __init gpio_init(void)

该函数用于初始化设备驱动程序（安装设备驱动程序），它没有参数。

- 申请GPIO资源 
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if (gpio_request(GPIO_LED, “LED”) < 0)
{
printk(KERN_ALERT “gpio_request failure\n”);
return -1;
}

该函数使用gpio_request()函数请求GPIO资源，如果请求失败，打印一个错误信息，并返回-1。

- 设置GPIO为输出模式，初始值为0（关灯） 
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if (gpio_direction_output(GPIO_LED, 0) < 0)
{
printk(KERN_ALERT “gpio_direction_output failure\n”);
return -1;
}

这里通过gpio_direction_output()函数设置GPIO为输出模式，初始值为0（关灯）。如果设置失败，打印一个错误信息，并返回-1。

- 注册设备文件 
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Major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &gpio_fops);
if (Major < 0)
{
printk(KERN_ALERT “register_chrdev failure\n”);
return Major;
}

该函数调用register_chrdev()函数注册字符设备，成功后返回设备文件的主设备号（Major），同时保存文件操作对象的设备函数表，如果注册失败则返回错误号，打印一个错误信息，并结束函数执行。

- 设备驱动程序的卸载函数 
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static void __exit gpio_exit(void)

该函数用于卸载设备驱动程序（卸载设备驱动程序），它没有参数。

- 释放GPIO资源 
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gpio_free(GPIO_LED);

该函数使用gpio_free()函数释放GPIO资源，将GPIO管脚号设置为对应的管脚，释放占用的资源。

- 注销设备文件 
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unregister_chrdev(Major, DEVICE_NAME);

该函数使用unregister_chrdev()函数注销字符设备，同时释放占用的资源。

- 设备驱动程序的初始化函数和卸载函数 
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module_init(gpio_init);
module_exit(gpio_exit);

这两行代码分别调用设备驱动程序的初始化函数和卸载函数，用于加载或卸载设备驱动程序。

- 模块的说明信息 
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MODULE_LICENSE(“GPL”);
MODULE_AUTHOR(“Your Name”);
MODULE_DESCRIPTION(“A simple GPIO device driver for AXI GPIO on Zynq”);

这几行是设备驱动程序的说明信息，包括了许可证、作者和一些基本描述。模块的许可证、作者和描述等信息，将会在模块被加载时在控制台上显示。
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