Linux驱动学习之：LED驱动

本文以一个简单的LED驱动程序为例。

先说明一下LED与S3C2440芯片的连接方式：
LED1 <----> GPB5
LED2 <----> GPB6
LED3 <----> GPB7
LED4 <----> GPB8

操作LED的方式：
1.引脚功能设为输出
2.要点亮LED，令引脚输出0
3.要熄灭LED，令引脚输出1

该驱动程序采用字符驱动，设备节点在加载驱动后自动创建。驱动程序源码如下：
(drivers/char/s3c24xx_leds.c)

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <asm/irq.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
//#include <asm/hardware.h>

#define DEVICE_NAME     "leds"  /* 加载模块后，执行”cat /proc/devices”命令看到的设备名称 */
#define LED_MAJOR       231     /* 主设备号 */
#define LED_MINOR       0       /* 次设备号 */
#define LED_NUMBER      1       /* LED设备数 */

struct cdev led_cdev;          /* 字符设备 */
dev_t dev = 0;                 /* led设备ID */
struct class *led_class;       /* 自动创建设备节点时，需要对应的class */

/* 应用程序执行ioctl(fd, cmd, arg)时的第2个参数 */
#define IOCTL_LED_ON    0
#define IOCTL_LED_OFF   1

/* 用来指定LED所用的GPIO引脚 */
static unsigned long led_table [] = {
    S3C2410_GPB(5),
    S3C2410_GPB(6),
    S3C2410_GPB(7),
    S3C2410_GPB(8),
};

/* 用来指定GPIO引脚的功能：输出 */
static unsigned int led_cfg_table [] = {
    S3C2410_GPIO_OUTPUT,
    S3C2410_GPIO_OUTPUT,
    S3C2410_GPIO_OUTPUT,
    S3C2410_GPIO_OUTPUT,
};

/* 应用程序对设备文件/dev/leds执行open(...)时，
 * 就会调用s3c24xx_leds_open函数
 */
static int s3c24xx_leds_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    int i;

    for (i = 0; i < 4; i++) {
        // 设置GPIO引脚的功能：本驱动中LED所涉及的GPIO引脚设为输出功能
        s3c2410_gpio_cfgpin(led_table[i], led_cfg_table[i]);
    }
    return 0;
}

/* 应用程序对设备文件/dev/leds执行ioclt(...)时，
 * 就会调用s3c24xx_leds_ioctl函数
 */
static int s3c24xx_leds_ioctl(
    struct inode *inode,
    struct file *file,
    unsigned int cmd,
    unsigned long arg)
{
    if (arg > 4) {
        return -EINVAL;
    }

    switch(cmd) {
    case IOCTL_LED_ON:
        // 设置指定引脚的输出电平为0
        s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], 0);
        return 0;

    case IOCTL_LED_OFF:
        // 设置指定引脚的输出电平为1
        s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], 1);
        return 0;
    default:
        return -EINVAL;
    }
}

/* 这个结构是字符设备驱动程序的核心
 * 当应用程序操作设备文件时所调用的open、read、write等函数，
 * 最终会调用这个结构中指定的对应函数
 */
static struct file_operations s3c24xx_leds_fops = {
    .owner  =   THIS_MODULE,    /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
    .open   =   s3c24xx_leds_open,
    .ioctl  =   s3c24xx_leds_ioctl,
};

/*
 * 执行“insmod s3c24xx_leds.ko”命令时就会调用这个函数
 */
static int __init s3c24xx_leds_init(void)
{
    int ret;

    //把主次设备号转换成dev_t类型
    dev = MKDEV(LED_MAJOR, LED_MINOR);
    //获取主设备号
    ret = register_chrdev_region(dev, LED_NUMBER, DEVICE_NAME);
    if (ret < 0) {
      printk(KERN_WARNING "%s can't register major number %d\n", DEVICE_NAME, LED_MAJOR);
      return ret;
    }

    //初始化led_cdev结构
    cdev_init(&led_cdev, &s3c24xx_leds_fops);
    led_cdev.owner = THIS_MODULE;
    led_cdev.ops = &s3c24xx_leds_fops;

    //在led_cdev结构设置好之后，通过下面方法告诉内核该结构的信息
    ret = cdev_add(&led_cdev, dev, LED_NUMBER);
    if (ret)
        printk(KERN_NOTICE "Error %d adding led_cdev", ret);

    /* create your own class under /sysfs */
    led_class = class_create(THIS_MODULE, "led_class");
    if(IS_ERR(led_class))
    {
        printk("Error: failed in creating led_class\n");
        return -1;
    }

    /* register your own device in sysfs, and this will cause udev to create corresponding device node */
    device_create(led_class, NULL, dev, NULL, DEVICE_NAME);

    printk(KERN_INFO " Registered led driver success!\n");
    return 0;
}
/*
 * 执行”rmmod s3c24xx_leds.ko”命令时就会调用这个函数
 */
static void __exit s3c24xx_leds_exit(void)
{
    /* 卸载驱动程序 */
    cdev_del(&led_cdev);
    device_destroy(led_class, dev);
    class_destroy(led_class);
    unregister_chrdev_region(dev, LED_NUMBER);
    printk(KERN_INFO "led driver cleaned up\n");
}

/* 这两行指定驱动程序的初始化函数和卸载函数 */
module_init(s3c24xx_leds_init);
module_exit(s3c24xx_leds_exit);

/* 描述驱动程序的一些信息，不是必须的 */
MODULE_AUTHOR("eric.hu");             // 驱动程序的作者
MODULE_DESCRIPTION("S3C2410/S3C2440 LED Driver");   // 一些描述信息
MODULE_LICENSE("GPL");                              // 遵循的协议

测试程序代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>

#define IOCTL_LED_ON    0
#define IOCTL_LED_OFF   1

void usage(char *exename)
{
    printf("Usage:\n");
    printf("    %s  \n", exename);
    printf("    led_no = 1, 2, 3 or 4\n");
}

int main(int argc, char **argv)
{
    unsigned int led_no;
    int fd = -1;

    if (argc != 3)
        goto err;

    fd = open("/dev/leds", 0);  // 打开设备
    if (fd < 0) {
        printf("Can't open /dev/leds\n");
        return -1;
    }

    led_no = strtoul(argv[1], 0, 0) - 1;    // 操作哪个LED？
    if (led_no > 3)
        goto err;

    if (!strcmp(argv[2], "on")) {
        ioctl(fd, IOCTL_LED_ON, led_no);    // 点亮它
    } else if (!strcmp(argv[2], "off")) {
        ioctl(fd, IOCTL_LED_OFF, led_no);   // 熄灭它
    } else {
        goto err;
    }

    close(fd);
    return 0;

err:
    if (fd > 0)
        close(fd);
    usage(argv[0]);
    return -1;
}