使用pinctrl和gpio子系統(tǒng)實現(xiàn)LED燈驅(qū)動

前邊已經(jīng)學(xué)了兩種點燈，本質(zhì)依然還是通過配置寄存器；在學(xué)習(xí)STM32的時候除了學(xué)習(xí)配置一下寄存器，基本都是使用庫來開發(fā)，那么在i.MX6ULL還使用寄存器開發(fā)明顯是不太適合，那么i.MX6ULL有更方便的開發(fā)呢，這篇就來學(xué)習(xí)一下使用 pinctrl 和 gpio 子系統(tǒng)來完成 LED 燈驅(qū)動。

|修改設(shè)備樹文件

添加 pinctrl 節(jié)點

開發(fā)板上的 LED 燈使用了 GPIO1_IO04這個 PIN，打開 imx6ull-14x14-evk.dts，在 iomuxc 節(jié)點的 imx6ul-evk 子節(jié)點下創(chuàng)建一個名為“pinctrl_led”的子節(jié)點，節(jié)點內(nèi)容如下所示：

/* 添加的 */
pinctrl_led: ledgrp { 
  fsl,pins = < 
    MX6UL_PAD_GPIO1_IO04__GPIO1_IO04 0x10B0 /* LED0 */
  >;
};

/*寄存器SW_PAD_SNVS_TAMPER3設(shè)置IO屬性
*bit 16:0 HYS關(guān)閉
*bit [15:14]: 00 默認(rèn)下拉
*bit [13]: 0 kepper功能
*bit [12]: 1 pull/keeper使能
*bit [11]: 0 關(guān)閉開路輸出
*bit [7:6]: 10 速度100Mhz
*bit [5:3]: 110 R0/6驅(qū)動能力
*bit [0]: 0 低轉(zhuǎn)換率
*/

圖示：

添加 LED 設(shè)備節(jié)點

在根節(jié)點“/”下創(chuàng)建 LED 燈節(jié)點，節(jié)點名為“gpioled”，節(jié)點內(nèi)容如下：

gpioled { 
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;
    compatible = "atkalpha-gpioled";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
    led-gpio = <&gpio1 4 GPIO_ACTIVE_LOW>;
status="okay";
};

pinctrl-0 屬性設(shè)置 LED 燈所使用的 PIN 對應(yīng)的 pinctrl 節(jié)點。

led-gpio 屬性指定了 LED 燈所使用的 GPIO，在這里就是 GPIO1 的 IO04，低電平有效。稍后編寫驅(qū)動程序的時候會獲取 led-gpio 屬性的內(nèi)容來得到 GPIO 編號，因為 gpio 子系統(tǒng)的 API 操作函數(shù)需要 GPIO 編號。

圖示：

檢查 PIN 是否被其他外設(shè)使用

這一點非常重要！??！

很多初次接觸設(shè)備樹的驅(qū)動開發(fā)人員很容易因為這個小問題栽了大跟頭！因為所使用的設(shè)備樹基本都是在半導(dǎo)體廠商提供的設(shè)備樹文件基礎(chǔ)上修改而來的，而半導(dǎo)體廠商提供的設(shè)備樹是根據(jù)自己官方開發(fā)板編寫的，很多 PIN 的配置和實際所使用的開發(fā)板不一樣。

比如 A 這個引腳在官方開發(fā)板接的是 I2C 的 SDA，而實際所使用的硬件可能將 A 這個引腳接到了其他的外設(shè)，比如 LED 燈上，接不同的外設(shè)，A 這個引腳的配置就不同。一個引腳一次只能實現(xiàn)一個功能，如果 A 引腳在設(shè)備樹中配置為了 I2C 的 SDA 信號，那么 A 引腳就不能再配置為 GPIO，否則的話驅(qū)動程序在申請 GPIO 的時候就會失敗。檢查 PIN 有沒有被其他外設(shè)使用包括兩個方面：

①、檢查 pinctrl 設(shè)置。

②、如果這個 PIN 配置為 GPIO 的話，檢查這個 GPIO 有沒有被別的外設(shè)使用。

因為本章實驗將 GPIO1_IO04這個 PIN 配置為了 GPIO，所以還需要查找一下有沒有其他的外設(shè)使用了 GPIO1_IO04，在 可能使用到的設(shè)備樹中搜索“gpio1 4”，看看是否被其他外設(shè)使用到：

編譯設(shè)備樹和復(fù)制文件

編譯沒有問題：

復(fù)制文件：

|編譯驅(qū)動程序

復(fù)制一份新字符驅(qū)動，對應(yīng)改下名稱：

簡單提前了解：使用pinctrl 和 gpio 子系統(tǒng)來完成 LED 燈驅(qū)動最明顯的變化就是不同操作寄存器，也就不用對物理地址映射成虛擬地址。完整的代碼如下：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


/* 添加頭文件 */
#include 
#include 
#include 
#include 


#define CHRDEVBASE_CNT      1    /* 設(shè)備號個數(shù) */
#define CHRDEVBASE_NAME   "chrdevbase"  /* 名字 */


#define LEDOFF 0 /* 關(guān)燈 */
#define LEDON 1 /* 開燈 */


/* chrdevbase 設(shè)備結(jié)構(gòu)體 */
struct newchr_dev{
  dev_t devid;       /* 設(shè)備號 */
  struct cdev cdev;     /* cdev */
  struct class *class;   /* 類 */
  struct device *device;   /* 設(shè)備 */
  int major;         /* 主設(shè)備號 */
  int minor;         /* 次設(shè)備號 */
  struct device_node *nd; /* 設(shè)備節(jié)點 */
  int led_gpio; /* led 所使用的 GPIO 編號 */
};


struct newchr_dev chrdevbase;/* 自定義字符設(shè)備 */


/*
* @description : LED 硬件初始化
* @param : 無
* @return : 無
*/
static int led_hal_init(void)
{
  int ret = 0;


  /* 設(shè)置 LED 所使用的 GPIO */
  /* 1、獲取設(shè)備節(jié)點：gpioled */
  chrdevbase.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
  if(chrdevbase.nd == NULL) {
    printk("chrdevbase node cant not found!
");
    return -EINVAL;
  } else {
    printk("chrdevbase node has been found!
");
  }


  /* 2、 獲取設(shè)備樹中的 gpio 屬性，得到 LED 所使用的 LED 編號 */
  chrdevbase.led_gpio = of_get_named_gpio(chrdevbase.nd, "led-gpio", 0);
  if(chrdevbase.led_gpio < 0) {
    printk("can't get led-gpio");
    return -EINVAL;
  }
  printk("led-gpio num = %d
", chrdevbase.led_gpio);


  /* 3、設(shè)置 GPIO1_IO03 為輸出，并且輸出高電平，默認(rèn)關(guān)閉 LED 燈 */
  ret = gpio_direction_output(chrdevbase.led_gpio, 1);
  if(ret < 0) {
    printk("can't set gpio!
");
  }


  return 0;
}


/*
 * @description    : 打開設(shè)備
 * @param - inode   : 傳遞給驅(qū)動的inode
 * @param - filp   : 設(shè)備文件，file結(jié)構(gòu)體有個叫做private_data的成員變量
 *             一般在open的時候?qū)rivate_data指向設(shè)備結(jié)構(gòu)體。
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]chrdevbase open!
");
  filp->private_data = &chrdevbase; /* 設(shè)置私有數(shù)據(jù) */
  return 0;
}


/*
 * @description    : 從設(shè)備讀取數(shù)據(jù) 
 * @param - filp   : 要打開的設(shè)備文件(文件描述符)
 * @param - buf   : 返回給用戶空間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
 * @param - cnt   : 要讀取的數(shù)據(jù)長度
 * @param - offt   : 相對于文件首地址的偏移
 * @return       : 讀取的字節(jié)數(shù)，如果為負(fù)值，表示讀取失敗
 */
static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  printk("chrdevbase read!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 向設(shè)備寫數(shù)據(jù) 
 * @param - filp   : 設(shè)備文件，表示打開的文件描述符
 * @param - buf   : 要寫給設(shè)備寫入的數(shù)據(jù)
 * @param - cnt   : 要寫入的數(shù)據(jù)長度
 * @param - offt   : 相對于文件首地址的偏移
 * @return       : 寫入的字節(jié)數(shù)，如果為負(fù)值，表示寫入失敗
 */
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  int retvalue = 0;
  char writebuf[1];
  struct newchr_dev *dev = filp->private_data;


  /* 接收用戶空間傳遞給內(nèi)核的數(shù)據(jù)并且打印出來 */
  retvalue = copy_from_user(writebuf, buf, cnt);
  printk("[BSP]kernel recevdata data:%d!
",writebuf[0]);


  if(writebuf[0] == LEDON) { 
    gpio_set_value(dev->led_gpio, 0); /* 打開 LED 燈 */
  } else if(writebuf[0] == LEDOFF) {
    gpio_set_value(dev->led_gpio, 1); /* 關(guān)閉 LED 燈 */
  }


  // printk("chrdevbase write!
");
  return 0;
}


/*
 * @description    : 關(guān)閉/釋放設(shè)備
 * @param - filp   : 要關(guān)閉的設(shè)備文件(文件描述符)
 * @return       : 0 成功;其他 失敗
 */
static int chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]release!
");
  return 0;
}


/*
 * 設(shè)備操作函數(shù)結(jié)構(gòu)體
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,  
  .open = chrdevbase_open,
  .read = chrdevbase_read,
  .write = chrdevbase_write,
  .release = chrdevbase_release,
};


/*
 * @description  : 驅(qū)動入口函數(shù) 
 * @param     : 無
 * @return     : 0 成功;其他 失敗
 */
static int __init chrdevbase_init(void)
{
  /* 初始化硬件 */
  led_hal_init();


  /* 注冊字符設(shè)備驅(qū)動 */
  /* 1、創(chuàng)建設(shè)備號 */
  if (chrdevbase.major) { /* 定義了設(shè)備號 */
    chrdevbase.devid = MKDEV(chrdevbase.major, 0);
    register_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT, CHRDEVBASE_NAME);
  } else { /* 沒有定義設(shè)備號 */
    alloc_chrdev_region(&chrdevbase.devid, 0, CHRDEVBASE_CNT,CHRDEVBASE_NAME); /* 申請設(shè)備號 */
    chrdevbase.major = MAJOR(chrdevbase.devid); /* 獲取主設(shè)備號 */
    chrdevbase.minor = MINOR(chrdevbase.devid); /* 獲取次設(shè)備號 */
  }
  printk("newcheled major=%d,minor=%d
",chrdevbase.major,chrdevbase.minor);


  /* 2、初始化 cdev */
  chrdevbase.cdev.owner = THIS_MODULE;
  cdev_init(&chrdevbase.cdev, &chrdevbase_fops);


  /* 3、添加一個 cdev */
  cdev_add(&chrdevbase.cdev, chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);


  /* 4、創(chuàng)建類 */
  chrdevbase.class = class_create(THIS_MODULE, CHRDEVBASE_NAME);
  if (IS_ERR(chrdevbase.class)) {
    return PTR_ERR(chrdevbase.class);
  }


  /* 5、創(chuàng)建設(shè)備 */
  chrdevbase.device = device_create(chrdevbase.class, NULL,chrdevbase.devid, NULL, CHRDEVBASE_NAME);
  if (IS_ERR(chrdevbase.device)) {
    return PTR_ERR(chrdevbase.device);
  }


  return 0;
}


/*
 * @description  : 驅(qū)動出口函數(shù)
 * @param     : 無
 * @return     : 無
 */
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
  /* 注銷字符設(shè)備 */
  cdev_del(&chrdevbase.cdev);/* 刪除 cdev */
  unregister_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);/* 注銷設(shè)備號 */


  device_destroy(chrdevbase.class, chrdevbase.devid);/* 銷毀設(shè)備 */
  class_destroy(chrdevbase.class);/* 銷毀類 */


  printk("[BSP]chrdevbase exit!
");
}


/* 
 * 將上面兩個函數(shù)指定為驅(qū)動的入口和出口函數(shù) 
 */
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);


/* 
 * LICENSE和作者信息
 */
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

編譯驅(qū)動：

復(fù)制驅(qū)動到對應(yīng)位置：

| 觀察效果

1、觀察設(shè)備樹節(jié)點

2、加載驅(qū)動

depmod //第一次加載驅(qū)動的時候需要運行此命令
modprobe gpioled.ko //加載驅(qū)動

3、操作GPIO

使用pinctrl 和 gpio 子系統(tǒng)可以很方便對GPIO進行操作，可以不去查寄存器的地址也能實現(xiàn)，提高了程序員對底層驅(qū)動開發(fā)的效率。

審核編輯：湯梓紅