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示例程序目標(biāo)

編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序

編寫(xiě)應(yīng)用程序

卸載驅(qū)動(dòng)模塊

別人的經(jīng)驗(yàn)，我們的階梯！

大家好，我是道哥。

在前幾篇文章中，我們一塊討論了：在 Linux 系統(tǒng)中，編寫(xiě)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的基本框架，主要是從代碼流程和 API 函數(shù)這兩方面觸發(fā)。

這篇文章，我們就以此為基礎(chǔ)，寫(xiě)一個(gè)有實(shí)際應(yīng)用功能的驅(qū)動(dòng)程序：

1． 在驅(qū)動(dòng)程序中，初始化 GPIO 設(shè)備，自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)；

2． 在應(yīng)用程序中，打開(kāi) GPIO 設(shè)備，并發(fā)送控制指令設(shè)置 GPIO 口的狀態(tài)；

示例程序目標(biāo)

編寫(xiě)一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序模塊：mygpio．ko。

當(dāng)這個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊被加載的時(shí)候，在系統(tǒng)中創(chuàng)建一個(gè) mygpio 類(lèi)設(shè)備，并且在 ／dev 目錄下，創(chuàng)建 4 個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)：

／dev／mygpio0

／dev／mygpio1

／dev／mygpio2

／dev／mygpio3

因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在是在 x86 平臺(tái)上來(lái)模擬 GPIO 的控制操作，并沒(méi)有實(shí)際的 GPIO 硬件設(shè)備。

因此，在驅(qū)動(dòng)代碼中，與硬件相關(guān)部分的代碼，使用宏 MYGPIO＿HW＿ENABLE 控制起來(lái)，并且在其中使用printk輸出打印信息來(lái)體現(xiàn)硬件的操作。

在應(yīng)用程序中，可以分別打開(kāi)以上這 4 個(gè) GPIO 設(shè)備，并且通過(guò)發(fā)送控制指令，來(lái)設(shè)置 GPIO 的狀態(tài)。

編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序

以下所有操作的工作目錄，都是與上一篇文章相同的，即：～／tmp／linux－4．15／drivers／。

創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)目錄和驅(qū)動(dòng)程序

＄ cd linux－4．15／drivers／

＄ mkdir mygpio＿driver

＄ cd mygpio＿driver

＄ touch mygpio．c

mygpio．c 文件的內(nèi)容如下（不需要手敲，文末有代碼下載鏈接）：

相對(duì)于前幾篇文章來(lái)說(shuō)，上面的代碼稍微有一點(diǎn)點(diǎn)復(fù)雜，主要是多了宏定義 MYGPIO＿HW＿ENABLE 控制部分的代碼。

比如：在這個(gè)宏定義控制下的三個(gè)與硬件相關(guān)的函數(shù)：

gpio＿h(yuǎn)w＿init（）

gpio＿h(yuǎn)w＿release（）

gpio＿h(yuǎn)w＿set（）

就是與GPIO硬件的初始化、釋放、狀態(tài)設(shè)置相關(guān)的操作。

代碼中的注釋已經(jīng)比較完善了，結(jié)合前幾篇文章中的函數(shù)說(shuō)明，還是比較容易理解的。

從代碼中可以看出：驅(qū)動(dòng)程序使用 alloc＿chrdev＿region 函數(shù)，來(lái)動(dòng)態(tài)注冊(cè)設(shè)備號(hào)，并且利用了 Linux 應(yīng)用層中的 udev 服務(wù)，自動(dòng)在 ／dev 目錄下創(chuàng)建了設(shè)備節(jié)點(diǎn)。

另外還有一點(diǎn)：在上面示例代碼中，對(duì)設(shè)備的操作函數(shù)只實(shí)現(xiàn)了 open 和 ioctl 這兩個(gè)函數(shù)，這是根據(jù)實(shí)際的使用場(chǎng)景來(lái)決定的。

這個(gè)示例中，只演示了如何控制 GPIO 的狀態(tài)。

你也可以稍微補(bǔ)充一下，增加一個(gè)read函數(shù)，來(lái)讀取某個(gè)GPIO口的狀態(tài)。

控制 GPIO 設(shè)備，使用 write 或者 ioctl 函數(shù)都可以達(dá)到目的，只是 ioctl 更靈活一些。

創(chuàng)建 Makefile 文件

＄ touch Makefile

內(nèi)容如下：

編譯驅(qū)動(dòng)模塊

＄ make

得到驅(qū)動(dòng)程序： mygpio．ko 。

加載驅(qū)動(dòng)模塊

在加載驅(qū)動(dòng)模塊之前，先來(lái)檢查一下系統(tǒng)中，幾個(gè)與驅(qū)動(dòng)設(shè)備相關(guān)的地方。

先看一下 ／dev 目錄下，目前還沒(méi)有設(shè)備節(jié)點(diǎn)（ ／dev／mygpio［0－3］ ）。

＄ ls －l ／dev／mygpio＊

ls： cannot access ＇／dev／mygpio＊＇： No such file or directory

再來(lái)查看一下 ／proc／devices 目錄下，也沒(méi)有 mygpio 設(shè)備的設(shè)備號(hào)。

＄ cat ／proc／devices

為了方便查看打印信息，把dmesg輸出信息清理一下：

＄ sudo dmesg －c

現(xiàn)在來(lái)加載驅(qū)動(dòng)模塊，執(zhí)行如下指令：

＄ sudo insmod mygpio．ko

當(dāng)驅(qū)動(dòng)程序被加載的時(shí)候，通過(guò) module＿init（ ） 注冊(cè)的函數(shù) gpio＿driver＿init（） 將會(huì)被執(zhí)行，那么其中的打印信息就會(huì)輸出。

還是通過(guò) dmesg 指令來(lái)查看驅(qū)動(dòng)模塊的打印信息：

＄ dmesg

可以看到：操作系統(tǒng)為這個(gè)設(shè)備分配的主設(shè)備號(hào)是 244，并且也打印了GPIO硬件的初始化函數(shù)的調(diào)用信息。

此時(shí)，驅(qū)動(dòng)模塊已經(jīng)被加載了！

來(lái)查看一下 ／proc／devices 目錄下顯示的設(shè)備號(hào)：

＄ cat ／proc／devices

設(shè)備已經(jīng)注冊(cè)了，主設(shè)備號(hào)是： 244 。

設(shè)備節(jié)點(diǎn)

由于在驅(qū)動(dòng)程序的初始化函數(shù)中，使用 cdev＿add 和 device＿create 這兩個(gè)函數(shù)，自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)。

所以，此時(shí)我們?cè)?／dev 目錄下，就可以看到下面這4個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)：

現(xiàn)在，設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)加載了，設(shè)備節(jié)點(diǎn)也被創(chuàng)建好了，應(yīng)用程序就可以來(lái)控制 GPIO 硬件設(shè)備了。

應(yīng)用程序

應(yīng)用程序仍然放在 ～／tmp／App／ 目錄下。

＄ mkdir ～／tmp／App／app＿mygpio

＄ cd ～／tmp／App／app＿mygpio

＄ touch app＿mygpio．c

文件內(nèi)容如下：

以上代碼也不需要過(guò)多解釋，只要注意參數(shù)的順序即可。

接下來(lái)就是編譯和測(cè)試了：

＄ gcc app＿mygpio．c －o app＿mygpio

執(zhí)行應(yīng)用程序的時(shí)候，需要攜帶2個(gè)參數(shù)：GPIO 設(shè)備編號(hào)（0 ～ 3），設(shè)置的狀態(tài)值（0 或者 1）。

這里設(shè)置一下／dev／mygpio0這個(gè)設(shè)備，狀態(tài)設(shè)置為1：

＄ sudo ．／app＿mygpio 0 1

［sudo］ password for xxx： ＜輸入用戶密碼＞

／dev／mygpio0： open success！

如何確認(rèn)／dev／mygpio0這個(gè)GPIO的狀態(tài)確實(shí)被設(shè)置為1了呢？當(dāng)然是看 dmesg 指令的打印信息：

＄ dmesg

通過(guò)以上打印信息可以看到：確實(shí)執(zhí)行了【設(shè)置 mygpio0 的狀態(tài)為 1】的動(dòng)作。

再繼續(xù)測(cè)試一下：設(shè)置 mygpio0 的狀態(tài)為 0：

＄ sudo ．／app＿mygpio 0 0

當(dāng)然了，設(shè)置其他幾個(gè)GPIO口的狀態(tài)，都是可以正確執(zhí)行的！

卸載驅(qū)動(dòng)模塊

卸載指令：

＄ sudo rmmod mygpio

此時(shí)，／proc／devices 下主設(shè)備號(hào) 244 的 mygpio 已經(jīng)不存在了。

再來(lái)看一下 dmesg的打印信息：

可以看到：驅(qū)動(dòng)程序中的 gpio＿driver＿exit（ ） 被調(diào)用執(zhí)行了。

并且，／dev 目錄下的 4 個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，也被函數(shù) device＿destroy（） 自動(dòng)刪除了！