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Linux 外设驱动应用 1 IO口输出

article 2024/10/11 18:50:27

从这里开始外设驱动介绍，这里使用的IMX8的芯片作为驱动介绍

开发流程：

修改设备树，配置 GPIO1_IO07 为 GPIO 输出。
使用 sysfs 接口或编写驱动程序控制 GPIO 引脚。
编译并测试。

这里假设设备树，已经配置好了。不在论述这个问题，设备树的问题。会其它地方单独来说，这里说明如何编写驱动程序。

应用1 IO口输出

1.1 硬件介绍

LED 是英文 Light Emitting Diode 的缩写，译为发光二极管。是由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。发光二极管是半导体二极管中的一种，可以把电能转换成光能，与普通二极管一样具有单向导电性。LED 灯应用：例如开关指示灯、LED 广告牌、LED 显示屏、LED 车灯、红路灯等。

平台有 4 个 LED 灯，每个 LED 接一个 IO 引脚，通过控制 IO 的高低来控制灯的亮灭。

在这里插入图片描述
对应四个IO口：
GPIO1_IO07 D7
GPIO1_IO08 D8
GPIO5_IO03 D9
GPIO1_IO01 D10

2 引脚编号介绍

2.1 GPIO口分布

这个是IMX8 的芯片的引脚分布，可以看到引脚编号从GPIO1~GPIO5,每组GPIO的有20到32 个引脚，具体要看芯片的介绍。
在这里插入图片描述

2.2 IMX8 内核，获取引脚号

查看引脚的编号：

cat /sys/kernel/debug/gpio
在这里插入图片描述
这里看出四个引脚的对应的编号：计算公式global_gpio_number = (GPIO控制器号 - 1) * 32 + 引脚号

GPIO1_IO07 D7 对应GPIO0 编号= 0+7=7
GPIO1_IO08 D8 对应GPIO0 编号= 0+8=8
GPIO5_IO03 D9 对应GPIO4 编号= 128+7=135
GPIO1_IO01 D10 对应GPIO0 编号= 0+1=1

3 驱动程序编写

3.1 sysfs 控制 GPIO口

导出该引脚

echo 7 > /sys/class/gpio/export

设置方向为输出

echo out > /sys/class/gpio/gpio7/direction

设置输出电平

echo 1 > /sys/class/gpio/gpio7/value

echo 0 > /sys/class/gpio/gpio7/value

清理

echo 7 > /sys/class/gpio/unexport

3.2 使用 GPIO 子系统 API 编写内核驱动

对应linux的驱动代码

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label);
void gpio_free(unsigned gpio);
int gpio_direction_input(unsigned gpio);
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);
int gpio_get_value(unsigned gpio);
void gpio_set_value(unsigned gpio, int value);

3.2.1 驱动代码

需要开发包含头文件

#include <linux/gpio.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/module.h>

#include <linux/gpio.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>

#define MY_GPIO_PIN 7  // 使用 GPIO 编号 24

static int __init my_gpio_init(void)
{
    int ret;

    // 请求 GPIO
    ret = gpio_request(MY_GPIO_PIN, "my_gpio");
    if (ret) {
        pr_err("Failed to request GPIO %d, error %d\n", MY_GPIO_PIN, ret);
        return ret;
    }

    // 设置 GPIO 为输出，并设置初始值为高
    gpio_direction_output(MY_GPIO_PIN, 1);
    pr_info("GPIO %d set as output with initial value 1\n", MY_GPIO_PIN);

    // 设置 GPIO 为低电平
    gpio_set_value(MY_GPIO_PIN, 0);
    pr_info("GPIO %d set to 0\n", MY_GPIO_PIN);

    return 0;
}

static void __exit my_gpio_exit(void)
{
    // 释放 GPIO
    gpio_free(MY_GPIO_PIN);
    pr_info("GPIO %d freed\n", MY_GPIO_PIN);
}

module_init(my_gpio_init);
module_exit(my_gpio_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("Simple GPIO Driver Example");

3.2.2 编译编译文件

obj-m := my_gpio_driver.o

KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build

all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

3.2.3 加载驱动模块

加载驱动到内核库中

sudo insmod my_gpio_driver.ko

检查日记，验证是否成功

dmesg

3.2.4 卸载驱动模块

sudo rmmod my_gpio_driver

3.2.5 总结

总结

编写驱动代码：使用 gpio_request() 请求 GPIO，并通过方向设置和读写操作控制 GPIO。
编译驱动模块：使用 make 和 Makefile 将驱动编译成 .ko 内核模块。加载模块：通过 insmod 加载驱动，使用 dmesg 检查加载日志。
测试 GPIO 驱动：通过硬件验证 GPIO 的输入或输出功能。卸载驱动：通过 rmmod 卸载模块，并释放 GPIO。
用户空间操作 GPIO：通过 sysfs 接口在用户空间控制 GPIO。

4 应用代码编写

实现流水灯效果

int main(int argc ,char* argv[])
{
		int fd;
		fd = open("/dev/ledtest", O_RDWR, 0777);//打开模块设备文件
		if(fd < 0){								 //打开失败
			printf("open device error\n");
			return -1;
		}
	
		while(1)
		{
			ioctl(fd, 1, 0);//调用ioctl命令,第一参数是灯开，第二个参数是第几个灯
			sleep(1);
			ioctl(fd, 1, 1);
			sleep(1);
			ioctl(fd, 1, 2);
			sleep(1);
			ioctl(fd, 1, 3);
			sleep(1);

			ioctl(fd, 0, 0);//调用ioctl命令,第一参数是灯关，第二个参数是第几个灯
			sleep(1);
			ioctl(fd, 0, 1);
			sleep(1);
			ioctl(fd, 0, 2);
			sleep(1);
			ioctl(fd, 0, 3);
			sleep(1);	
		}
}