在嵌入式 Linux 開發(fā)中，設(shè)備樹（Device Tree）和 GPIO 子系統(tǒng)是控制硬件設(shè)備的重要工具。

本文將詳細(xì)介紹如何使用設(shè)備樹和 GPIO 子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) LED 燈，包括在設(shè)備樹中添加 pinctrl 節(jié)點(diǎn)、設(shè)備節(jié)點(diǎn)，以及編寫驅(qū)動(dòng)程序的全流程。

一、設(shè)備樹配置

1.1 添加 pinctrl 節(jié)點(diǎn)

pinctrl 節(jié)點(diǎn)用于配置 GPIO 引腳的功能和電氣屬性。

在實(shí)際開發(fā)中，通常在設(shè)備樹文件中，即dts文件中添加對(duì)應(yīng)的pinctrl節(jié)點(diǎn)來對(duì)對(duì)應(yīng)GPIO引腳的屬性進(jìn)行定義。

如下即為對(duì)GPIO1_03引腳配置為GPIO模式等。

1.2 添加 LED 設(shè)備節(jié)點(diǎn)

在設(shè)備樹中添加 LED 設(shè)備節(jié)點(diǎn)，以描述 LED 的 GPIO 引腳和屬性，如下即為在設(shè)備樹根節(jié)點(diǎn)下添加一個(gè)gpioled設(shè)備節(jié)點(diǎn)，其中引用了定義的pinctrl節(jié)點(diǎn)中定義的屬性。

二、編寫驅(qū)動(dòng)程序

2.1 驅(qū)動(dòng)程序框架

在驅(qū)動(dòng)文件中，主要完成對(duì)gpioled_dev結(jié)構(gòu)體的定義，四大文件操作函數(shù)的定義，初始化函數(shù)和退出函數(shù)的定義，起終點(diǎn)在于初始化函數(shù)的定義，如下幾位初始化函數(shù)的定義：

static int __init led_init(void)
{
	int ret = 0;

	/* 設(shè)置LED所使用的GPIO */
	/* 1、獲取設(shè)備節(jié)點(diǎn)：gpioled */
	gpioled.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");//在設(shè)備樹中查找gpioled節(jié)點(diǎn)
	if(gpioled.nd == NULL) {
		printk("gpioled node not find!\r\n");
		return -EINVAL;
	} else {
		printk("gpioled node find!\r\n");
	}

	/* 2、 獲取設(shè)備樹中的gpio屬性，得到LED所使用的LED編號(hào) */
	gpioled.led_gpio = of_get_named_gpio(gpioled.nd, "led-gpio", 0);
	if(gpioled.led_gpio < 0) {
		printk("can't get led-gpio");
		return -EINVAL;
	}
	printk("led-gpio num = %d\r\n", gpioled.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(gpioled.led_gpio, 1);
	if(ret < 0) {
		printk("can't set gpio!\r\n");
	}

	/* 注冊(cè)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng) */
	/* 1、創(chuàng)建設(shè)備號(hào) */
	if (gpioled.major) {		/*  定義了設(shè)備號(hào) */
		gpioled.devid = MKDEV(gpioled.major, 0);
		register_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME);
	} else {						/* 沒有定義設(shè)備號(hào) */
		alloc_chrdev_region(&gpioled.devid, 0, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME);	/* 申請(qǐng)?jiān)O(shè)備號(hào) */
		gpioled.major = MAJOR(gpioled.devid);	/* 獲取分配號(hào)的主設(shè)備號(hào) */
		gpioled.minor = MINOR(gpioled.devid);	/* 獲取分配號(hào)的次設(shè)備號(hào) */
	}
	printk("gpioled major=%d,minor=%d\r\n",gpioled.major, gpioled.minor);	
	
	/* 2、初始化cdev */
	gpioled.cdev.owner = THIS_MODULE;//與定義的gpioled_fops關(guān)聯(lián)在一起
	cdev_init(&gpioled.cdev, &gpioled_fops);
	
	/* 3、添加一個(gè)cdev */
	cdev_add(&gpioled.cdev, gpioled.devid, GPIOLED_CNT);//添加到內(nèi)核

	/* 4、創(chuàng)建類 */
	gpioled.class = class_create(THIS_MODULE, GPIOLED_NAME);
	if (IS_ERR(gpioled.class)) {
		return PTR_ERR(gpioled.class);
	}//創(chuàng)建類和設(shè)備節(jié)點(diǎn)，使用戶得以和內(nèi)核交互

	/* 5、創(chuàng)建設(shè)備 */
	gpioled.device = device_create(gpioled.class, NULL, gpioled.devid, NULL, GPIOLED_NAME);
	if (IS_ERR(gpioled.device)) {
		return PTR_ERR(gpioled.device);
	}
	return 0;
}

即設(shè)置并注冊(cè)一個(gè)控制LED的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)初始化函數(shù)，首先查找設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)，隨后在設(shè)備樹節(jié)點(diǎn)中獲取LED的GPIO編號(hào)，配置對(duì)應(yīng)的GPIO。以及注冊(cè)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)，創(chuàng)建類和設(shè)備節(jié)點(diǎn)。

總體來說，即實(shí)現(xiàn)了從解析設(shè)備樹、配置GPIO、注冊(cè)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)，到最后創(chuàng)建可被用戶空間程序訪問的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。

這些步驟確保了驅(qū)動(dòng)程序能夠正確地初始化硬件，并提供了一個(gè)與之交互的接口，讓用戶空間的應(yīng)用程序可以控制LED的狀態(tài)。

2.2 編譯驅(qū)動(dòng)程序

使用make命令交叉編譯編寫的驅(qū)動(dòng)文件，

隨后將編譯出的內(nèi)核模塊文件加載內(nèi)核中，即.ko文件：

三、測(cè)試

在嵌入式linux設(shè)備端，查看設(shè)備樹中添加的gpioled節(jié)點(diǎn)：

加載驅(qū)動(dòng)，使用modprobe命令將加載gpioled.ko

最后，使用測(cè)試文件對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，觀察開發(fā)板狀態(tài)，成功實(shí)現(xiàn)通過pinctrl和gpio子系統(tǒng)來完成對(duì)嵌入式linux系統(tǒng)中的GPIO進(jìn)行控制。

總結(jié)

通過設(shè)備樹和 GPIO 子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) LED 燈的流程如下：

• 1. 在設(shè)備樹中添加 pinctrl 節(jié)點(diǎn)，配置 GPIO 引腳。
• 2. 在設(shè)備樹中添加 LED 設(shè)備節(jié)點(diǎn)，描述 LED 的 GPIO 引腳和屬性。
• 3. 編寫驅(qū)動(dòng)程序，使用 GPIO 子系統(tǒng)控制 LED 燈。
• 4. 編譯并加載驅(qū)動(dòng)，測(cè)試 LED 功能。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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