Linux驱动开发之S3C2440按键点亮LED

浅浅的花香味﹌ 2022-07-16 14:56 395阅读 0赞

**Linux驱动开发之S3C2440按键点亮LED**

<table style="table-layout: fixed; width: 100%;"> 
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 <div> 
 原文地址：http://www.top-e.org/jiaoshi/html/?513.html 
 作者：作者:顶嵌--0910期学员延小伟 
 
 
 文章记录了作者在S3C2440开发板上实现按键点亮LED驱动开发的详细过程，还记录了一些容易出现的错误，以及怎么解决这些错误。 
 一、驱动开发流程 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <a href="http://top-e.org/jiaoshi/class/0.html" rel="nofollow">Linux </a> <a href="http://top-e.org/jiaoshi/class/0.html" rel="nofollow">驱动 </a> 开发不同于应用程序的开发。驱动开发是直接和硬件打交道的，通过对硬件的操作给应用程序提供一些接口函数，使得应用程序能够“间接”的控制硬件来工作。对于按键点亮 LED的驱动开发流程如下。 
 <img src="http://hiphotos.baidu.com/%EE%FA%B6%F8%D7%DF%CF%D5%B5%C4%CD%C3%D7%D3/pic/item/e082ae2f93f9227f359bf798.jpg" alt="" width="455" height="456"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图-1 开发流程图 二、驱动开发具体步骤 1、查看开发板TQ2440底板原理图，找到按键和LED模块，如下图： <img src="http://hiphotos.baidu.com/%EE%FA%B6%F8%D7%DF%CF%D5%B5%C4%CD%C3%D7%D3/pic/item/19fe3733ccb33ee35fdf0e98.jpg" alt=""> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图-2 按键和LED电路图 &nbsp;从上图我们可以清楚地看到K1~K4对应的管脚是ENT1~ENT4,LED1~LED4对应的管脚是nLED_1~nLED_4. 2、查看TQ2440_核心板原理图，找到对应的CPU管脚，如下图： <img src="http://hiphotos.baidu.com/%EE%FA%B6%F8%D7%DF%CF%D5%B5%C4%CD%C3%D7%D3/pic/item/de0406b35fc0431f08230298.jpg" alt=""> &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图-3 按键和LED对应CPU管脚电路图 3、查看s3c2440芯片手册，查看CPU管脚的模式，如下图： <img src="http://hiphotos.baidu.com/%EE%FA%B6%F8%D7%DF%CF%D5%B5%C4%CD%C3%D7%D3/pic/item/d695195a4bdab9959d820498.jpg" alt=""> 图-4 按键管脚对应CPU管脚模式 <img src="http://hiphotos.baidu.com/%EE%FA%B6%F8%D7%DF%CF%D5%B5%C4%CD%C3%D7%D3/pic/item/51d238dc0051db13cdbf1a98.jpg" alt=""> 图-5 LED管脚对应CPU管脚模式 &nbsp;从上图我们可以看出按键对应的 CPU管脚GPF0~GPF4都是占两位（如：GPF0[1：0]）。按键是一种中断，要想让按键工作在中断模式下，就要设置 GPF0~GPF4（GPF3除外）管脚都设置在中断模式下，即为10。对于LED对应的CPU管脚GPB5~GPB8也是占两位。要想让LED工作，就 要让LED工作在输出模式下，即对应管脚设置为01. 4、编写按键点亮LED驱动程序 /*调用内核头文件，和应用程序调用的头文件不一样*/ #include &lt;linux/module.h&gt; #include &lt;linux/kernel.h&gt; #include &lt;linux/fs.h&gt; #include &lt;linux/init.h&gt; #include &lt;linux/delay.h&gt; #include &lt;asm/irq.h&gt; #include &lt;linux/interrupt.h&gt; #include &lt;asm/uaccess.h&gt; #include &lt;asm/arch/regs-gpio.h&gt; #include &lt;asm/hardware.h&gt; #include &lt;linux/device.h&gt; #include &lt;linux/poll.h&gt; #define DEVICE_NAME&nbsp;"tope-buttons"&nbsp; //自定义驱动称为“tope-buttons”。 #define BUTTON_MAJOR&nbsp;232&nbsp;//自定义驱动的主设备号是232。注意：此处的主设备号不&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;能和系统已使用的一样，用cat&nbsp; /proc/devices 查看该设备&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;号是否已使用，如果已被使用，请换一个未使用的主设备号。 #define IOCTL_LED_ON&nbsp;1&nbsp; //定义LED亮为1 #define IOCTL_LED_OFF&nbsp;0&nbsp; //定义LED暗为0 /* 定义含中断，管脚，管脚设置等信息的结构体 */ struct button_irq_desc { int irq; int pin; int pin_setting; int number; char *name;&nbsp; }; /* 用来指定按键所用的外部中断引脚及中断触发方式, 名字 */ static struct button_irq_desc button_irqs [] = { {IRQ_EINT1,&nbsp;S3C2410_GPF1,&nbsp;S3C2410_GPF1_EINT1,&nbsp;0, "KEY1"}, /* K1 */ {IRQ_EINT4,&nbsp;S3C2410_GPF4,&nbsp;S3C2410_GPF4_EINT4,&nbsp;1, "KEY2"}, /* K2 */ {IRQ_EINT2,&nbsp;S3C2410_GPF2,&nbsp;S3C2410_GPF2_EINT2,&nbsp;2, "KEY3"}, /* K3 */ {IRQ_EINT0,&nbsp;S3C2410_GPF0,&nbsp;S3C2410_GPF0_EINT0,&nbsp;3, "KEY4"}, /* K4 */ }; 上面初始化成员里的S3C2410_GPF0_EINT0在Regs-gpio.h中定义为 #define S3C2410_GPF0_EINT0&nbsp; (0x02 &lt;&lt; 0)，即为我们前面说的“10”模式，其他的管脚类似。这个初始化函数的作用就是将如S3C2410_GPF0_EINT0的模式写入地址为如 S3C2410_GPF0的寄存器里，并将这个管脚设置成中断模式，以及添加一些其他信息。 /* 初始化四个按键的值key_values */ static volatile int key_values [] = {0, 0, 0, 0}; static unsigned long led_table [] ={&nbsp;S3C2410_GPB5,&nbsp;S3C2410_GPB6,&nbsp;S3C2410_GPB7,&nbsp;S3C2410_GPB8,};//声明LED的管脚 static unsigned int led_cfg_table [] = {&nbsp;S3C2410_GPB5_OUTP,&nbsp;S3C2410_GPB6_OUTP,&nbsp;S3C2410_GPB7_OUTP,&nbsp;S3C2410_GPB8_OUTP,};// 声明LED管脚的配置信息，此处的/&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;S3C2410_GPB8_OUTP与上面的S3C2410_GPF0_EINT0类似。 /* 等待队列: * 当没有按键被按下时，如果有进程调用tope_buttons_read函数， * 它将休眠 */ static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq); static volatile int ev_press = 0; /* 中断事件标志, 中断服务程序将它置1，&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;tope_buttons_read将它清0 */ /* 将按键中断注册到系统中断中 */ static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq, void *dev_id) { struct button_irq_desc *button_irqs = (struct button_irq_desc *)dev_id;//定义按键中断结构/&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;体指针 int up = s3c2410_gpio_getpin(button_irqs-&gt;pin);//注册中断 &nbsp;if (up) key_values[button_irqs-&gt;number] = (button_irqs-&gt;number + 1) + 0x80; else key_values[button_irqs-&gt;number] = (button_irqs-&gt;number + 1);//根据中断注册情况/ 设置按键的值 &nbsp;ev_press = 1;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; /* 表示中断发生了 */ wake_up_interruptible(&amp;button_waitq);&nbsp;&nbsp; /* 唤醒休眠的进程 */ &nbsp;return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);//返回中断信息 } /* 被上层应用程序调用的open函数在驱动程序里的实现*/ static int tope_buttons_open(struct inode *inode, struct file *file) { int i; int err; for (i = 0; i &lt; sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++)//计算大小 { /*注册中断处理函数*/ s3c2410_gpio_cfgpin(button_irqs[i].pin,button_irqs[i].pin_setting); err = request_irq(button_irqs[i].irq, buttons_interrupt, NULL, button_irqs[i].name, (void *)&amp;button_irqs[i]); if (err) break; } &nbsp;if (err) { for (; i &gt;= 0; i--) { /*释放已经注册的中断*/ disable_irq(button_irqs[i].irq); free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&amp;button_irqs[i]); } return -EBUSY; } /* 配置LED管脚*/ for (i = 0; i &lt; sizeof(led_cfg_table)/sizeof(led_cfg_table[0]); i++)&nbsp; {&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; s3c2410_gpio_cfgpin(led_table[i], led_cfg_table[i]);&nbsp; } &nbsp;return 0; } /* 被上层应用程序调用的close函数在驱动程序里的实现*/ static int tope_buttons_close(struct inode *inode, struct file *file) { int i; &nbsp;for (i = 0; i &lt; sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++) { // 释放已经注册的中断 disable_irq(button_irqs[i].irq); free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&amp;button_irqs[i]); } &nbsp;return 0; } /* 被上层应用程序调用的read函数在驱动程序里的实现*/ static int tope_buttons_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp) { unsigned long err; &nbsp;if (!ev_press) { if (filp-&gt;f_flags &amp; O_NONBLOCK) return -EAGAIN; else /* 如果ev_press等于0，休眠 */ wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press); } &nbsp;ev_press = 0; &nbsp;/* 把按键值的信息从内核空间复制到用户空间*/ err = copy_to_user(buff, (const void *)key_values, min(sizeof(key_values), count)); memset((void *)key_values, 0, sizeof(key_values));//清零 &nbsp;return err ? -EFAULT : min(sizeof(key_values), count); } /* 被上层应用程序调用的select函数在驱动程序里的实现*/ static unsigned int tope_buttons_poll( struct file *file, struct poll_table_struct *wait) { unsigned int mask = 0; poll_wait(file, &amp;button_waitq, wait); if (ev_press) mask |= POLLIN | POLLRDNORM; return mask; } /* 被上层应用程序调用的ioctl函数在驱动程序里的实现*/ static int tope_leds_ioctl( struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg) {&nbsp; if (arg &gt; 4)&nbsp; {&nbsp;&nbsp; return -EINVAL;&nbsp; }&nbsp; switch(cmd)&nbsp;{&nbsp;&nbsp; case IOCTL_LED_ON:&nbsp;//如果是点亮 s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], 0);//点亮相应的管脚 return 0;&nbsp;&nbsp; case IOCTL_LED_OFF://如果是熄灭&nbsp; s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], 1);//熄灭相应的管脚 return 0;&nbsp;&nbsp; default:&nbsp;&nbsp;&nbsp; return -EINVAL;&nbsp; } } /*上层应用程序函数和驱动函数的关联*/ static struct file_operations tope_buttons_fops = { .owner&nbsp;=&nbsp;THIS_MODULE,&nbsp;&nbsp;/* 这是一个宏，指向编译模块时自动创建的&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;__this_module变量 */ .open&nbsp;=&nbsp;tope_buttons_open,/*上层应用程序中的open对应为.open，驱动实现&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;tope_buttons_open在本程序中*/ .release&nbsp;=&nbsp;tope_buttons_close, .read&nbsp;=&nbsp;tope_buttons_read, .poll&nbsp;=&nbsp;tope_buttons_poll, .ioctl = tope_leds_ioctl, }; static char __initdata banner[] = "TQ2440/SKY2440 LEDS, (c) 2008,2009 <a href="http://www.top-e.org%5cn%22/;//" rel="nofollow">www.top-e.org/n";// </a> 打印信息 /*自动创键设备节点函数声明，上层应用程序都是通过对设备文件的操作来控制下层硬件*/ static struct class *button_class; /*驱动程序加载函数的实现*/ static int __init tope_buttons_init(void) { int ret; printk(banner); &nbsp;ret = register_chrdev(BUTTON_MAJOR, DEVICE_NAME, &amp;tope_buttons_fops);/*注册驱&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;动*/ if (ret &lt; 0) { printk(DEVICE_NAME " can't register major number/n"); return ret; }//错误处理 /* 设备节点文件自动创建的实现*/ button_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);/*注册一个类，使mdev&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;可以在"/dev/"目录下面建立设备节点*/ if(IS_ERR(button_class)) { printk("Err: failed in tope-leds class. /n"); return -1; } class_device_create(button_class, NULL, MKDEV(BUTTON_MAJOR, 0), NULL, DEVICE_NAME);//创建一个设备节点，节点名为DEVICE_NAME printk(DEVICE_NAME " initialized/n");//打印信息，内核中的打印用printk函数 return 0; } /*驱动程序卸载函数的实现*/ static void __exit tope_buttons_exit(void) { unregister_chrdev(BUTTON_MAJOR, DEVICE_NAME);//取消注册设备 class_device_destroy(button_class, MKDEV(BUTTON_MAJOR, 0));&nbsp;//删掉设备节点 class_destroy(button_class);&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;//注销类 } module_init(tope_buttons_init);/*驱动模块加载声明，执行“insmod&nbsp; tope-buttons.ko”命令时&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 调用的函数*/ module_exit(tope_buttons_exit); /*驱动模块加载声明，执行“rmmod&nbsp; tope-buttons”命令时&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;调用的函数*/ MODULE_LICENSE("GPL");//遵循的协议 驱动程序是写完了，不过还要写个Makefile来编译它，可不敢用什么gcc编译器编译啊。 Makefike如下： ifneq ($(KERNELRELEASE),) obj-m :=tope-buttons.o//说明要生成的文件此处要与驱动文件名对应 else /*驱动程序调用linux源码中的文件进行编译，所以编译驱动模块的时候你的linux&nbsp;&nbsp;环境中要有一个完整的linux源码哦，KERNELDIR 指明你源码的路径*/ KERNELDIR ?= /opt/EmbedSky/linux-2.6.25.8/ PWD := $(shell pwd) default: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules//编译驱动模块 clean: rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c //make clean的工作 endif 把驱动程序tope-buttons.c和Makefike放在同一个目录下，执行命令：make，生成文件tope-buttons.ko就是你要加载的驱动模块，怎么加载后面说吧，先看看应用程序。 5、编写上层应用程序验证驱动程序，应用程序如下： /*调用系统的头文件*/ #include &lt;stdio.h&gt; #include &lt;stdlib.h&gt; #include &lt;unistd.h&gt; #include &lt;sys/ioctl.h&gt; #include &lt;sys/types.h&gt; #include &lt;sys/stat.h&gt; #include &lt;fcntl.h&gt; #include &lt;sys/select.h&gt; #include &lt;sys/time.h&gt; #include &lt;errno.h&gt; int main(void) { int i; int buttons_fd; int key_value[4]; int temp=0; &nbsp;/*打开键盘点亮LED设备文件*/ buttons_fd = open("/dev/tope-buttons", 0);//这里的open的实现在驱动的tope_buttons_open if (buttons_fd &lt; 0) { perror("open device buttons"); exit(1); } &nbsp;for (;;) //一直循环来监听是否有按键按下 { fd_set rds; int ret; &nbsp;&nbsp;FD_ZERO(&amp;rds); FD_SET(buttons_fd, &amp;rds); &nbsp;&nbsp;/*使用系统调用select检查是否能够从/dev/buttons设备读取数据*/ ret = select(buttons_fd + 1, &amp;rds, NULL, NULL, NULL); /*读取出错则退出程序*/ if (ret &lt; 0) { perror("select"); exit(1); } if (ret == 0) { printf("Timeout./n"); } /*能够读取到数据*/ else if (FD_ISSET(buttons_fd, &amp;rds)) { /*开始读取键盘驱动发出的数据，注意key_value和键盘驱动中定义为一致的类型*/ int ret = read(buttons_fd, key_value, sizeof key_value);/*read也是在&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;tope_buttons_read中实现的*/ if (ret != sizeof key_value) { if (errno != EAGAIN) perror("read buttons/n"); continue; } else { /*打印键值*/ for (i = 0; i &lt; 4; i++) if(key_value[i] != 0) { printf("K%d %s, key value = 0x%02x/n", i+1, (key_value[i] &amp; 0x80) ? "released" : key_value[i] ? "pressed down" : "", key_value[i]); if(temp==key_value[i]) ioctl(buttons_fd,0,i); else ioctl(buttons_fd,1,i); //判断按键值，点亮对应的LED temp=key_value[i]; } } } } /*关闭设备文件句柄*/ close(buttons_fd); return 0; } 编译应用程序：arm-linux-gcc –o test test.c，生成test可执行程序 当然你的linux中要有交叉编译环境，呵呵。 6、开发板上验证 准 备带文件系统的可启动的s3c2440开发板，将生前面成的tope-buttons.ko和应用程序test复制到开发板上。执行命令insmod tope-buttons.ko加载驱动，如果出错按照前面说的方法查看一下设备号是否能用。驱动加载好后执行命令：./test，如果这里出错，可以尝 试将应用程序静态编译。然后按开发板上的按键，你会看见每次按的时候都有对应的LED点亮，至此，实现了按键点亮LED的驱动。 <img src="http://hiphotos.baidu.com/%EE%FA%B6%F8%D7%DF%CF%D5%B5%C4%CD%C3%D7%D3/pic/item/1c595a5a526c66ca810a1898.jpg" alt=""> 三、总结 本次按键点亮<a href="http://top-e.org/" rel="nofollow">LED驱动 </a> 开发中遇到了很多困难，其中比较重要的就是主设备号是否一致。在此之前是先完成了按键的驱动，然后完成了LED的驱动，这两个驱动是互相独立完成的，在这里合成了一个驱动。通过本次开发，基本上明白了驱动开发的流程和要注意的地方，对以后的驱动开发奠定了一个好的基础。 
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[linux]: http://hi.baidu.com/%EE%FA%B6%F8%D7%DF%CF%D5%B5%C4%CD%C3%D7%D3/blog/category/linux%C7%FD%B6%AF
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[Link 1]: http://cang.baidu.com/do/add
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