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[Linux_IMX6ULL驱动开发]-LED驱动

作者：盐析白兔 | 2024-04-11 09:53:24

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[Linux_IMX6ULL驱动开发]-LED驱动

LED驱动

其实在本人的理解看来，在驱动上面操控LED，和使用STM32在操控LED是大同小异的，因为本质都是控制引脚的输出电平，来达到点亮或者熄灭LED的作用，在这里，我们想要操控LED，我们首先要先清除它的原理图是什么样的。

如上图所示可知，想要点亮LED，那么我们需要控制引脚，使其输出低电平，方可打开LED，输出高电平，关闭LED。同时由图可知，LED对应的引脚在GPIO5_3，下面我们来详细分析操控LED的步骤。

LED驱动的操控步骤

如果我们想要操控LED，那么我们首先需要打开它对应GPIO的时钟，然后，由于芯片上面的很多引脚一般被设置了很多功能，有可能是UART、IIC等，我们需要设置我们需要的GPUO引脚为GPIO功能。设置引脚为GPIO功能后，我们需要设置引脚为输出/输入模式，现在我们想要操控LED灯，那么我们需要设置其为输出模式。此时，LED就已经初始化完成了，我们只需要控制对应寄存器，就可以控制LED对应引脚输出高电平或者低电平了。

引脚对应寄存器

想要实现如上步骤，那么我们需要通过查阅芯片手册，了解到对应引脚的寄存器，以及对应的物理地址（如果不知道引脚对应的物理地址，是无法操控寄存器的），如下，我们需要使用到总共四个寄存器。

第一步我们先查找CCM，也就是打开总线时钟的寄存器的基地址，LED的引脚为GPIO5_3，那么我们直接在文档里面搜索GPIO5，可以找到如下

然后直接搜索 CCGR1 寄存器，就可以找到对应的打开时钟的功能寄存器。

如图我们可知，我们需要把这个32位的寄存器的第 30-31 位设置为1，才可以打开时钟，同时我们也可以知道这个寄存器的地址，地址是一定要使用的，否则我们无法操控。

第二步我们寻找操控引脚复用的寄存器,首先我们搜索GPIO5，得到如下

因为我们是GPIO5的引脚3，所以我们找到如上信息，再次进行搜索，我们可以得到如下两个寄存器：

        SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 SW MUX Control Register

        SW_PAD_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 SW PAD Control Register

SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 这个寄存器才是用来配置引脚复用功能的，我们仅需找到它的地址就好。

可知设置低四位为 0101 时，表示为GPIO功能

第三步我们需要设置GPIO的引脚为输出功能，同样的查看芯片手册，搜索GPIO5

此寄存器的全称为，GPIO5的方向寄存器，那么就是设置它为输出或者输入了，点击跳转到此寄存器的详细界面

地址为基地址加上0x4，也就是0x20AC000加上0x4

可知，设置为1表示输出模式，我们需要设置bit3为1

最后就是我们设置引脚输出高电平或者低电平的寄存器了，文档中搜索GPIO5

当设置bit3为1，则输出高电平，反之则输出低电平

寄存器名称寄存器地址寄存器功能
CCM_CCGR10x20C406C打开时钟
SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 0x2290014引脚复用
GPIO5_GDIR0x20AC004设置为输出模式
GPIO5_DR0x20AC000设置输出电平高低

具体代码实现

我们需要先设置四个指针，稍后用来存储物理地址映射过来的虚拟地址

（为什么这里要用到volatile，是为了防止编译器对变量进行优化）

  1. /* 使能时钟 */
  2. static volatile unsigned int* CCM_CCGR1 = NULL;
  3. /* 引脚复用 */
  4. static volatile unsigned int* IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 = NULL;
  5. /* 设置为输出模式 */
  6. static volatile unsigned int* GPIO5_GDIR = NULL;
  7. /* 设置输出高电平/低电平 */
  8. static volatile unsigned int* GPIO5_DR = NULL;

然后，我们进行映射，把物理地址通过MMU映射到虚拟地址上，在这里我们使用ioremap这个函数，就是为了映射物理地址到虚拟地址上，好让我们可以操控这些寄存器。需要注意的是，ioremap映射的单元并不是以字节算的，而是以页表算的，也就是4096字节，如下填入4也就是映射4个页表的字节        

  1. CCM_CCGR1 = ioremap(0x20C406C , 4 );
  2. IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 = ioremap(0x2290014 , 4 );
  3. GPIO5_GDIR = ioremap(0x020AC004, 4);
  4. GPIO5_DR = ioremap(0x020AC000, 4);

那么具体的操作就如下所示

        CCM_CCGR1用来开启时钟，如上我们可知，我们需要设置寄存器的bit 30-31 为1 ，那么 （3 << 30）也就是二进制 0011 左移三十位

        IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3因为需要设置的bit包含0，那么为了防止之前寄存器已经被设置过，我们需要首先对需要设置的那几个bit清零，然后在进行设置，（|=5 ， 由于低四位此时为0000，当|=5也就是0101后，低四位变为0101，此时bit0-3为101）

        GPIO5_GDIR ，设置bit3为1，表示设置为输出模式

  1. *CCM_CCGR1 |= (3 << 30);
  2. /* 因为引脚复用为GPIO为0101，包含0，所以先清零，防止原本的位包含1，导致|1后，还会是1 */
  3. *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 &= ~(0xf);
  4. *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 |= 5;
  5. *GPIO5_GDIR |= (1 << 3);

经过如上三个寄存器的设置之后，此时只需要设置GPIO5_DR寄存器就可以控制引脚的输入输出了，控制此引脚的bit3，置0表示输出低电平，反之输出高电平

  1. /* 输出低电平 */
  2. *GPIO5_DR &= ~(1 << 3);
  3. /* 输出高电平 */
  4. *GPIO5_DR |= (1 << 3);

完整代码实现

完整的代码分为 应用层程序、驱动程序、Makefile

应用层程序

通过open打开设备节点，然后对设备节点进行操作来达到点灯和熄灯的目的

  1. #include <sys/types.h>
  2. #include <sys/stat.h>
  3. #include <fcntl.h>
  4. #include <stdio.h>
  5. #include <string.h>
  6. #include <unistd.h> 
  7.  
  8. int main(int argc, char** argv)
  9. {
  10.  
  11. 	char status = 0;
  12. 	
  13. 	if( argc != 3 )
  14. 	{
  15. 		printf("./ledtest /dev/myled on \n");
  16. 		printf("./ledtest /dev/myled off \n");
  17. 		return -1;
  18. 	}
  19.  
  20. 	int fd;
  21. 	
  22. 	//open
  23. 	fd = open(argv[1] , O_RDWR);
  24. 	if( fd < 0 )
  25. 	{
  26. 		printf("open %s file \n",argv[1]);
  27. 		return -1;
  28. 	}
  29. 	//write
  30. 	if( 0 == strcmp(argv[2] , "on") )
  31. 	{
  32. 		status = 1;
  33. 		write(fd , &status , 1);
  34. 	}
  35. 	else
  36. 	{
  37. 		status = 0;
  38. 		write(fd , &status , 1);
  39. 	}
  40.  
  41. 	return 1;
  42.  
  43. }

驱动层程序

其实GPIO5的时钟默认是打开的，所以我在这里没有在对此寄存器进行操作

  1. #include <linux/module.h>
  2.  
  3. #include <linux/fs.h>
  4. #include <linux/errno.h>
  5. #include <linux/miscdevice.h>
  6. #include <linux/kernel.h>
  7. #include <linux/major.h>
  8. #include <linux/mutex.h>
  9. #include <linux/proc_fs.h>
  10. #include <linux/seq_file.h>
  11. #include <linux/stat.h>
  12. #include <linux/init.h>
  13. #include <linux/device.h>
  14. #include <linux/tty.h>
  15. #include <linux/kmod.h>
  16. #include <linux/gfp.h>
  17. #include <linux/io.h>
  18.  
  19.  
  20.  
  21. /**********************				无法卸载驱动，要先释放设备device在释放class								***************************/
  22.  
  23. /*
  24. 	如果要使用到物理设备的话，需要把外设的地址映射到虚拟地址上
  26. 	LED的流程
  27. 		1、使能
  28. 		2、设置引脚为GPIO
  29. 		3、设置为输出模式
  30. 		4、设置值
  31. */
  32.  
  33. /*
  34. 	IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 地址:0x02290000 + 0x14
  35. 	设置引脚复用
  36. */
  37. static volatile unsigned int* IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3;
  38. /*
  39. 	GPIO5_GDIR 地址:0x020AC004
  40. 	设置引脚输出模式
  41. */
  42. static volatile unsigned int* GPIO5_GDIR;
  43. /*
  44. 	GPIO5_DR 地址:0x020AC000
  45. 	设置引脚输出高电平/低电平
  46. */
  47. static volatile unsigned int* GPIO5_DR;
  48.  
  49.  
  50.  
  51.  
  52.  
  53. //主设备号
  54. static int major;
  55. //节点
  56. static struct class *led_class;
  57.  
  58.  
  59.  
  60.  
  61. ssize_t led_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
  62. {
  63. 	/* 判断应用层想要写入的数据 */
  64. 	int ret; 
  65. 	char val;
  66. 	ret = copy_from_user(&val, buf, 1);
  67. 	if(val)
  68. 	{
  69. 		/* open led */
  70. 		*GPIO5_DR &= ~(1 << 3);
  71. 	}
  72. 	else
  73. 	{
  74.  
  75. 		/* off led */
  76. 		*GPIO5_DR |= (1 << 3);
  77. 	}
  78. 	return 1;
  79. 	
  80. }
  81. 	
  82. int led_open (struct inode *inode, struct file *file)
  83. {
  84.  
  85.  
  86. 	/* 设置引脚服用为GPIO */
  87. 	*IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 &= ~0xf;
  88. 	*IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 |=  0x5;
  89.  
  90. 	/* 设置为输出模式 */
  91. 	*GPIO5_GDIR |= (1 << 3);
  92. 	return 0;
  93. }
  94.  
  95.  
  96. static const struct file_operations led_fops = {
  97. 	.owner	 = THIS_MODULE,
  98. 	.open    = led_open,
  99. 	.write 	 = led_write,
  100.  
  101. };
  102.  
  103.  
  104. /* 入口函数 */
  105. static int __init led_init(void)
  106. {
  107.  
  108. 	printk("%s %s %d \n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);
  109. 	
  110. 	/* 注册结构体到内核 */
  111. 	major = register_chrdev(0, "myled", &led_fops);
  112.  
  113. 	/* 映射物理地址到虚拟地址上 */
  114.  
  115. 	IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 = ioremap(0x02290000 + 0x14 , 4);
  116. 	GPIO5_GDIR = ioremap(0x020AC004, 4);
  117. 	GPIO5_DR = ioremap(0x020AC000, 4);
  118.  
  119. 	
  120.  
  121. 	/* 创建节点 */
  122. 	led_class = class_create(THIS_MODULE, "myled");
  123. 	/* 创建设备 */
  124. 	device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "myled"); 
  125. 	
  126. 	return 0;
  127. }
  128.  
  129.  
  130. /* 有注册函数就有卸载函数 */
  131. static void __exit led_exit(void)
  132. {
  133. 	/* 清除物理地址的映射 */
  134. 	iounmap(IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3);
  135. 	iounmap(GPIO5_GDIR);
  136. 	iounmap(GPIO5_DR);
  137.  
  138.  
  139. 	/* 设备卸载 */
  140. 	device_destroy(led_class, MKDEV(major, 0));
  141. 	/* 卸载节点 */
  142. 	class_destroy(led_class);
  143.  
  144.  
  145.  
  146. 	/* 卸载结构体从内核 */
  147. 	unregister_chrdev( major, "myled");
  148.  
  149. }
  150.  
  151. /* 需要用某些宏表示上述两个函数分别是入口函数和出口函数 */
  152. module_init(led_init);
  153. module_exit(led_exit);
  154.  
  155. /* 遵循GPL协议 */
  156. MODULE_LICENSE("GPL");

Makefile

  1. KERN_DIR = /home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88
  2.  
  3. all:
  4. 	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 
  5. 	$(CROSS_COMPILE)gcc -o led_driver_test led_driver_test.c 
  6.  
  7. clean:
  8. 	make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
  9. 	rm -rf modules.order
  10. 	rm -f led_driver_test
  11.  
  12. obj-m	+= led_driver.o

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