嵌入式QT操作LED的方法

妖狐艹你老母 2023-02-27 13:45 1阅读 0赞

Linux学习笔记之小目标一：用QT界面操作板子LED

一、目标：用QT绘制一个界面，点击开按钮，板子LED点亮，点击关按钮，LED熄灭  
二、设计知识点：Linux底层IO驱动，内核编程，QT编程  
三、代码部分

1、驱动代码 qt-led.c

/**************************************
    版本记录： chen :2017-11-11 V1.0
    linux内核：2.6
    硬件接法：
    LED1 –> GPX1_0
    LED2 –> GPK1_1
    高电平点亮
    驱动用法：
    设备名称：qt-led
    点亮一个灯：LED_ON
    熄灭一个灯：LED_OFF
    点亮所有灯：ALL_LED_ON
    熄灭所有灯：ALL_LED_OFF
    说明：
    ***************************************/
    //Linux通用的头文件
    #include <linux/module.h>
    #include <linux/kernel.h>
    #include <linux/fs.h>
    #include <linux/init.h>
    #include <linux/delay.h>
    #include <linux/device.h>
    //针对板子的头文件
    #include <mach/gpio.h>
    #include <mach/gpio-exynos4.h>
    #include <plat/gpio-cfg.h>
    
    #define DEVICE_NAME "qt-led" /* 设备名称 */        
    static int LED_Major = 0;    /* 主设备号 */
    
    #define LED_ON  1
    #define LED_OFF 0
    
    #define FIRST_LED   0
    #define SECOND_LED  1
    #define ALL_LED     2
    
    /* 打开设备函数，打开的时候仅仅做了GPIO申请 */
    static int qt_led_open(struct inode *inode,struct file *file) {
        int ret;
        //打印KERN_EMERG是为了区分打印信息
        printk(KERN_EMERG"KERN_EMERG:qt_led_open_success!\r\n");
        //先释放GPIO
        gpio_free(EXYNOS4_GPL2(0));
        //申请GPIO
        ret = gpio_request(EXYNOS4_GPL2(0),"LED1");
        if(ret < 0){
            printk(KERN_EMERG"KERN_EMERG:gpio_request EXYNOS4_GPX1_0 fail!\r\n");
            return -1;
        }
        //设置GPIO模式，为output
        s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPL2(0),S3C_GPIO_OUTPUT);
        //给GPIO赋初值，相当于是LED默认关
        gpio_set_value(EXYNOS4_GPL2(0),0);
    
        //第二个LED GPIO，跟第一个操作一模一样
        gpio_free(EXYNOS4_GPK1(1));
        ret = gpio_request(EXYNOS4_GPK1(1),"LED2");
        if(ret < 0){
            printk(KERN_EMERG"KERN_EMERG:gpio_request EXYNOS4_GPK1_1 fail!\r\n");
            return -1;
        }
        s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPK1(1),S3C_GPIO_OUTPUT);
        gpio_set_value(EXYNOS4_GPK1(1),0);
    
        return 0;
    }
    /* 关闭设备函数，关闭的时候没做啥，释放GPIO */
    static int qt_led_release(struct inode *inode,struct file *file){
        gpio_free(EXYNOS4_GPL2(0));
        gpio_free(EXYNOS4_GPK1(1));
        printk(KERN_EMERG"KERN_EMERG:qt_led_release_success!\r\n");
        return 0;
    }
    /* GPIO控制函数 */
    static long qt_led_ioctl(struct file *file,unsigned int cmd,unsigned long arg){
        printk(KERN_EMERG"KERN_EMERG:qt_led_ioctl!\r\n");
    
        //由于CMD组合比较复杂，达到目标我只用0.1就可以了，所以没有组合
        //arg可以是很多值，所以用cmd表示开还是关，arg表示哪一路
        switch(arg){
            case FIRST_LED:{
                gpio_set_value(EXYNOS4_GPL2(0),cmd);
                printk(KERN_EMERG"KERN_EMERG:cmd is :%d,arg is :%ld\r\n",cmd,arg);
                return 0;
                break;
            }
            case SECOND_LED:{
                gpio_set_value(EXYNOS4_GPK1(1),cmd);
                printk(KERN_EMERG"KERN_EMERG:cmd is :%d,arg is :%ld\r\n",cmd,arg);
                return 0;
                break;          
            }
            case ALL_LED:{
                gpio_set_value(EXYNOS4_GPL2(0),cmd);
                gpio_set_value(EXYNOS4_GPK1(1),cmd);
                printk(KERN_EMERG"KERN_EMERG:cmd is :%d,arg is :%ld\r\n",cmd,arg);
                return 0;
                break;          
            }
            default:
                return -EINVAL;
                break;      
        }
    }
    //由于用的是字符设备，不是平台设备，需要class结构体
    static struct class *qt_led_class;
    //file_operations结构体，无论字符设备还是平台设备都需要
    static struct file_operations qt_led_fs = {
        .owner = THIS_MODULE,
        .open  = qt_led_open,
        .release = qt_led_release,
        .unlocked_ioctl = qt_led_ioctl,
    };
    
    
    static int qt_led_init(void){
        printk(KERN_EMERG"Led_Drv_Module_Init!\r\n");
        //平台设备，要注册主设备号
        LED_Major = register_chrdev(0,DEVICE_NAME,&qt_led_fs);
        if(LED_Major < 0){
            printk(KERN_EMERG"Led_Drv_Module_Init_Major_error!\r\n");
            return LED_Major;
        }
        printk(KERN_EMERG"Led_Drv_Module_Init_Major_Success!\r\n");
        //创建class
        qt_led_class = class_create(THIS_MODULE,DEVICE_NAME);
        if(IS_ERR(qt_led_class)){
            printk(KERN_EMERG"Err: failed in qt_led_class.!\r\n");
            return -1;
        }
        //创建device
        device_create(qt_led_class,NULL,MKDEV(LED_Major,0),NULL,DEVICE_NAME);
        printk(DEVICE_NAME"initialized.!\r\n");
        return 0;
    }
    
    static void qt_led_exit(void){
        //卸载设备，与注册要相反的操作
        printk(KERN_EMERG"Led_Drv_Module_exit!\r\n");
        unregister_chrdev(LED_Major,DEVICE_NAME);
        device_destroy(qt_led_class,MKDEV(LED_Major,0));
        class_destroy(qt_led_class);
    }
    
    MODULE_AUTHOR("Chenxw");        
    MODULE_DESCRIPTION("qt LED Driver");    
    MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
    module_init(qt_led_init);
    module_exit(qt_led_exit);

2、驱动代码Makefile

#!/bin/bash
    #通知编译器我们要编译模块的哪些源码
    #这里是编译qt-led.c这个文件编译成中间文件qt-led.o
    obj-m += qt-led.o 
    
    #源码目录变量，这里用户需要根据实际情况选择路径
    #作者是将Linux的源码拷贝到目录/home/topeet/workstation下并解压的
    KDIR := /home/topeet/workstation/iTop4412_Kernel_3.0
    
    #当前目录变量
    PWD ?= $(shell pwd)
    
    #make命名默认寻找第一个目标
    #make -C就是指调用执行的路径
    #$(KDIR)Linux源码目录，作者这里指的是/home/topeet/workstation/iTop4412_Kernel_3.0
    #$(PWD)当前目录变量
    #modules要执行的操作
    all:
        make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
    
    #make clean执行的操作是删除后缀为o的文件
    clean:
        rm -rf *.o *.ko *.mod.c *.symvers *.order

3、由于驱动C语言写的，QT是C++写的，需要写一个给QT的C语言接口文件，给C++提供操作驱动的接口函数

4、内核接口文件led-c.c

#include "led-c.h"
    #include <fcntl.h>
    #include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    
    //文件句柄申明和初始化
    int qt_led_fd = 0;
    //qt调用的文件打开函数
    int qt_led_open(const char *devname){
        //devname 是传进来的文件路径，O_RDWR是可读可写
        qt_led_fd = open(devname,O_RDWR);
        if(qt_led_fd < 0){
            printf("Open device %s failed!\r\n",devname);
            return -1;
        }
        printf("Qt-led driver is ok,open success!\r\n");
        return 0;
    }
    //qt调用的文件操作函数
    int qt_led_ioctl(unsigned int cmd, unsigned long led_num){
        //cmd是控制开还是关，led_num就是arg，控制哪一个灯
        ioctl(qt_led_fd,cmd,led_num);
        return 0;
    }
    
    int qt_led_close(void){
        //如果有文件打开，就去关闭打开的那个文件
        if(qt_led_fd){
            close(qt_led_fd);
        }
        printf("Dev qt led closed!\r\n");
        return 0;
    }

5、内核接口文件的头文件led-c.h

#ifndef LEDC_H
    #define LEDC_H
    //这是一段cpp的代码，加入extern "C"{和}处理其中的代码
    //C++和C对产生的函数名字的处理是不一样的，C++为了兼容C
    #ifdef __cplusplus
    extern "C"{
        #endif
        extern int qt_led_open(const char *devname);
        int qt_led_ioctl(unsigned int cmd,unsigned long led_num);
        extern int qt_led_close();
        extern int qt_led_fd;
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif
    #endif // LEDC_H

6、窗体文件mainwindow.cpp

//窗体设计可以自己一行代码一行代码敲
    #include "mainwindow.h"
    //窗体设计还可以用QT自带的UI设计，区别在于自动生成代码，文件前面自动添加ui标识
    #include "ui_mainwindow.h"
    
    //add by chen
    #include "led-c.h"
    //cmd取值
    #define LED_ON  1
    #define LED_OFF 0
    //arg取值
    #define FIRST_LED   0
    #define SECOND_LED  1
    #define ALL_LED     2
    //设备文件位置，名字要跟驱动里面保持一致
    #define LED_DEVICE "/dev/qt-led"
    //add by chen end
    
    MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
        QMainWindow(parent),
        ui(new Ui::MainWindow)
    {
        ui->setupUi(this);
    
    //add by chen
        //设置窗口名字，还可以设置图片，这里就不加了
        this->setWindowTitle("Chen qt led test!");
        //实例化一个按钮
        button_led_on = new QPushButton(this);
        //设置按钮位置，大小
        button_led_on->setGeometry(QRect(20,20,100,100));
        //设置按钮显示文字
        button_led_on->setText("led_on");
        //设置点击事件，信号是released，槽是灯亮函数
        connect(button_led_on,SIGNAL(released()),this,SLOT(ctl_led_on()));
        /*下面代码跟上面一样了*/
        button_led_off = new QPushButton(this);
        button_led_off->setGeometry(QRect(140,20,100,100));
        button_led_off->setText("led_off");
        connect(button_led_off,SIGNAL(released()),this,SLOT(ctl_led_off()));
    
        button_led_all_on = new QPushButton(this);
        button_led_all_on->setGeometry(QRect(20,140,100,100));
        button_led_all_on->setText("led_all_on");
        connect(button_led_all_on,SIGNAL(released()),this,SLOT(ctl_led_all_on()));
    
        button_led_all_off = new QPushButton(this);
        button_led_all_off->setGeometry(QRect(140,140,100,100));
        button_led_all_off->setText("led_all_off");
        connect(button_led_all_off,SIGNAL(released()),this,SLOT(ctl_led_all_off()));
    
        button_close_led_dev = new QPushButton(this);
        button_close_led_dev->setGeometry(QRect(260,140,100,100));
        button_close_led_dev->setText("close_dev");
        /*由于要调试，在手动退出后文件未被关闭，增加一个按钮主动关闭文件*/
        connect(button_close_led_dev,SIGNAL(released()),this,SLOT(ctl_close_led_dev()));
    
        qt_led_open(LED_DEVICE);
        printf("C++ Open %s \r\n",LED_DEVICE);
    //add by chen finished
    
    }
    
    //add by chen
    //控制灯亮函数
    void MainWindow::ctl_led_on(){
        qt_led_ioctl(LED_ON,FIRST_LED);
        printf("Qt ctl_led_on IO here!\r\n");
        printf("Qt cmd is:%d,arg is :%d\r\n",LED_ON,FIRST_LED);
    }
    
    void MainWindow::ctl_led_off(){
        qt_led_ioctl(LED_OFF,FIRST_LED);
        printf("Qt ctl_led_off IO here!\r\n");
        printf("Qt cmd is:%d,arg is :%d\r\n",LED_OFF,FIRST_LED);
    }
    
    void MainWindow::ctl_led_all_on(){
        qt_led_ioctl(LED_ON,ALL_LED);
        printf("Qt ctl_led_all_on IO here!\r\n");
        printf("Qt cmd is:%d,arg is :%d\r\n",LED_ON,ALL_LED);
    }
    
    void MainWindow::ctl_led_all_off(){
        qt_led_ioctl(LED_OFF,ALL_LED);
        printf("Qt ctl_led_all_off IO here!\r\n");
        printf("Qt cmd is:%d,arg is :%d\r\n",LED_OFF,ALL_LED);
    }
    
    void MainWindow::ctl_close_led_dev(){
        qt_led_close();
    }
    
    //add by chen finished
    
    MainWindow::~MainWindow()
    {
        delete ui;
        /*关闭窗体后要记得关闭文件*/
        qt_led_close();//add by chen
    }

7、窗体文件头文件mainwindow.h

#ifndef MAINWINDOW_H
    #define MAINWINDOW_H
    
    #include <QMainWindow>
    //add by chen 
    #include <QPushButton>
    #include <stdio.h>
    #include <sys/ioctl.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <string.h>
    //add by chen end
    
    namespace Ui {
    class MainWindow;
    }
    
    class MainWindow : public QMainWindow
    {
        Q_OBJECT
    
    public:
        explicit MainWindow(QWidget *parent = 0);
        ~MainWindow();
    
    private:
        Ui::MainWindow *ui;
    
    //add by chen
    //私有成员，声明按钮
    private:
        QPushButton *button_led_on;
        QPushButton *button_led_off;
        QPushButton *button_led_all_on;
        QPushButton *button_led_all_off;
        QPushButton *button_close_led_dev;
    //公有成员，声明事件实现槽函数
    public slots:
        void ctl_led_on();
        void ctl_led_off();
        void ctl_led_all_on();
        void ctl_led_all_off();
        void ctl_close_led_dev();
    //add by chen end
    };
    
    #endif // MAINWINDOW_H

四、效果图  
Qt界面效果图  
![Qt界面效果图][Qt]

五、实际效果

先加载模块 insmod qt-led.ko  
再运行Qt程序 qt-led -qws &

我的板子是有触摸，可以接鼠标。程序运行后两个灯都是出于灭的状态，点击led\_on，第一个灯亮了，点击led\_off第一个灯灭了。点击led\_all\_on,两个灯都亮了，点击led\_all\_off,两个灯都灭了。点击close\_dev，然后再重复上面的操作，灯无变化，达到效果。

六、总结

买了书也两个礼拜了，本人从13年毕业到现在一直从事于硬件工作，从方案选型到原理图设计和PCB layout乃至量产等经验倒是一大堆。一直想学习linux部分内容，自己倒腾了这么久总算是完成第一个小目标。通过界面操作LED，Android部分还没去看。不得不说，linux学起来还有点吃力，理解和要记忆的一大堆，自我感觉还没入门，再接再厉。留下记录博客，以供自勉，如有同道之人愿意一起交流，无比乐意。

[Qt]: /images/20230209/78481d9c2a1148378495f7141e90e953.png