led驱动详解.doc

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>//头文件：module_init、module_exit等宏定义。
#include <linux/fs.h>////struct file_operations
#include <asm/irq.h>
#include <mach/regs-gpio.h>// S3C2410 GPIO寄存器定义
#include <mach/hardware.h>// s3c2410_gpio_setpin, s3c2410_gpio_cfgpin等
#include <linux/device.h>//class_create device_create(注意，有些2.6.27以前是的可能是class_device_create，如果出现implicate 错误时，看一下这个头问题里边是哪一个)，udev，自动在/dev下创建设备节点
#include <linux/cdev.h>//字符设备节点注册，函数有cdev_init,cdev_add,cdev_del等早期的办法是register_chrdev,unregister_chrdev这种方法应避免使用。
#define DEVICE_NAME "leds"
#define LED_MAJOR 231
#define IOCTL_LED_ON 1#define IOCTL_LED_OFF 0
static unsigned long led_table [] ={S3C2410_GPB5, S3C2410_GPB6, S3C2410_GPB7, S3C2410_GPB8,}
static unsigned int led_cfg_table [] ={ S3C2410_GPB5_OUTP,S3C2410_GPB6_OUTP,S3C2410_GPB7_OUTP,
S3C2410_GPB8_OUTP,};
struct leds_type
{
struct cdev cdev;
};
struct leds_type *my_leds_dev;
static int EmbedSky_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;}
static int EmbedSky_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;
}
}
static struct file_operations EmbedSky_leds_fops ={
.owner = THIS_MODULE,
.open = EmbedSky_leds_open,
.ioctl = EmbedSky_leds_ioctl,};
static char __initdata banner[] = "TQ2440/SKY2440 LEDS, (c) 2008,\n";static struct class *led_class;
static int __init EmbedSky_leds_init(void){
int ret;dev_t devno=MKDE(LED_MAJOR,0);
printk("init led\n");
printk(banner);
if(!my_leds_dev)
{
ret=-ENOMEM;
goto fail_malloc;
}
memset(my_leds_dev,0,sizeof(struct leds_type));
cdev_init(&(my_leds_dev->cdev),&EmbedSky_leds_fops);
ret=cdev_add(&(my_leds_dev->cdev),devno,1);
if(ret)printk(KERN_NOTICE"ERROR %d",ret);
//注册一个类，使mdev可以在"/dev/"目录下面建立设备节点
led_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);
if(IS_ERR(led_class))
{
printk("Err: failed in EmbedSky-leds class.\n"); return -1;
} //创建一个设备节点，节点名为DEVICE_NAME
device_create(led_class, NULL, MKDEV(LED_MAJOR, 0), NULL, DEVICE_NAME);
printk(DEVICE_NAME " initialized\n");
return 0;
fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno,1);
return ret;}
static void __exit EmbedSky_leds_exit(void){ unregister_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME);
device_destroy(led_class, MKDEV(LED_MAJOR, 0));//删掉设备节点 class_destroy(led_class); //注销类}
module_init(EmbedSky_leds_init);module_exit(EmbedSky_leds_exit);
MODULE_AUTHOR(""); // 驱动程序的作者
MODULE_DESCRIPTION("TQ2440/SKY2440 LED Driver"); // 一些描述信息
MODULE_LICENSE("GPL"); // 遵循的协议

上面代码中，led_table数组相当于对应了GPB的四个IO口的索引，通过这四个值，对这四个IO口进行相关操作。例如：
S3C2410_GPB5 ＝ S3C2410_GPIONO(S3C2410_GPIO_BANKB, 5)
＝ S3C2410_GPIO_BANKB ＋ 5
＝ 32*1 + 5
在s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPB5，0)中，该函数首先通过S3C2410_GPB5获得GPB的虚拟地址和偏移地址，再对GPB5的GPBDAT寄存器进行操作，具体
void s3c2410_gpio_setpin(unsigned int pin, unsigned int to){
void __iomem *base = S3C2410_GPIO_BASE(pin);
unsigned long offs = S3C2410_GPIO_OFFSET(pin);
unsigned long flags;unsigned long dat;local_irq_save(flags);
dat = __raw_readl(base + 0x04);//读取GPIO的DAT数据到dat
dat &= ~(1 << offs); //先将要设置的IO口拉低
dat |= to << offs; //再将形参的to值赋给dat
__raw_writel(dat, base + 0x04);//最后将DAT值写进GPIO的DAT
local_irq_restore(flags);}
上面的 函数调用了两个子函数，具体定义如下
#define S3C2410_GPIO_BASE(pin) ((((pin) & ~31) >> 1) + S3C24XX_VA_GPIO)
#define S3C2410_GPIO_OFFSET(pin) ((pin) & 31)
其中S3C24XX_VA_GPIO定义如下：
#define S3C24XX_VA_GPIO S3C2410_ADDR(0x00E00000)
#define S3C2410_ADDR(x) (0xF0000000 + (x))
这里S3C2410_ADDR的基地址为0xF0000000(??)，也即2440所有寄存器的虚拟地址的基地址。0x00E00000表示2440的GPIO的偏移地址，也就是说其GPIO的虚拟地址首地址为0xF0E00000。
再看看S3C2410_GPIO_BASE(pin)的定义，我们不仿把S3C2410_GPB5的值放进去计算，可以得到(S3C2410_GPB5&~31)=32。其目的就是去掉GPB的偏移值，然后再右移一位，和GPIO的虚拟地址首地址相加。因此，S3C2410_GPIO_BASE(pin)只代表了对应GPIO组的虚拟地址，如GPB的虚拟地址为10000(B)+0xF0E00000=0xF0E00010。依此类推，可以得到所有GPIO的偏移地址，具体如下表：

S3C2410_GPIO_OFFSET用于获得具体GPIO的偏移地址。如GPB5，则S3C2410_GPIO_OFFSET(pin) ＝ (pin)&31 = (32*1 + 5) & 31 = 5。有了*base和off，就可以操作具体的寄存器了。
函数s3c2410_gpio_cfgpin()用于配置GPCON寄存器。具体代码
void s3c2410_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int function){
void __iomem *base = S3C2410_GPIO_BASE(pin);
unsigned long mask;
unsigned long con;
unsigned long flags;
if (pin < S3C2410_GPIO_BANKB)
{
mask = 1 << S3C2410_GPIO_OFFSET(pin);//GPA的寄存器只占一位 }
else
{ mask = 3 << S3C2410_GPIO_OFFSET(pin)*2;//非GPA的寄存器占两位 } local_irq_save(flags);
con = __raw_readl(base + 0x00);//先保留GPCON的值
con &= ~mask; //再将要设置的管脚的CON值清零
con |= function; //然后将形参传进来的配置赋给CON
__raw_writel(con, base + 0x00); //最后将CON值写进GPCON寄存器
local_irq_restore(flags);}
上面的LED驱动程序中，led_cfg_table数组给出了GPB相应管脚的属性设置，调用上面的函数后即设置为Output。
到此为止，整个S3C2440的IO口操作，应该就一目了然了
#define __raw_writel(v,a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned int __force *)(a) = (v))
# define __chk_io_ptr(x) (void)0
__chk_io_ptr()是编译器为了更细致地检查参数的属性，用于调试，正常编译时没有作用。
volatile为了防止Compiler优化。
内核中,对所有的地址都是通过虚拟地址进行访问的.因此，不能直接访问0x56000010的物理地址，如果要对0x56000010的物理地址进行访问(一般是外设寄存器),那么需要把0x56000010的物理地址映射为虚拟地址,然后对该虚拟地址进行访问就是对实际的物理地址进行访问了。
需要注意的是:在进行映射时,该虚拟地址需要disable cache和Write Buffer, 否则就是加了volatile也是没有用的
这个IOREMAP的实现过程中

offset = phys_addr &~ PAGE_MASK;

phys_addrs &= PAGE_MASK;

size = PAGE_ALIGN(last_addr) - phys_addrs;
下面是通过vmlist中查找以size大小的空闲块,所以从这里可以看出,已经做过了页的对齐,只以映射的大小
杂项设备（misc device）
杂项设备也是在嵌入式系统中用得比较多的一种设备驱动。在 Linux 内核的include\linux目录下有Miscdevice.h文件，要把自己定义的misc device从设备定义在这里。其实是因为这些字符设备不符合预先确定的字符设备范畴，所有这些设备采用主编号10 ，一起归于misc device，其实misc_register就是用主标号10调用register_chrdev()的。
也就是说，misc设备其实也就是特殊的字符设备。
字符设备(char device)
使用register_chrdev(LED_MAJOR,DEVICE_NAME,&dev_fops)注册字符设备驱动程序时，如果有多个设备使用该函数注册驱动程序，LED_MAJOR不能相同，否则几个设备都无法注册(我已验证)。如果模块使用该方式注册并且 LED_MAJOR为0(自动分配主设备号 )，使用insmod命令加载模块时会在终端显示分配的主设备号和次设备号，在/dev目录下建立该节点，比如设备leds，如果加载该模块时分配的主设备号和次设备号为253和0，则建立节点:mknod leds c 253 0。使用register_chrdev (LED_MAJOR,DEVICE_NAME,&dev_fops)注册字符设备驱动程序时都要手动建立节点 ，否则在应用程序无法打开该设备。
__raw_readl和__raw_writel
Linux对I/O的操作都定义在asm/io.h中，相应的在arm平台下，就在asm-arm/io.h中。
#define __raw_writeb(v,a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned char __force *)(a) = (v))
#define __raw_writew(v,a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned short __force *)(a) = (v))
#define __raw_writel(v,a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned int __force *)(a) = (v))在include\linux\compiler.h中：
#ifdef __CHECKER__……
extern void __chk_io_ptr(void __iomem *);
#else……
# define __chk_io_ptr(x) (void)0……
#endif
__raw_readl(a)展开是：((void)0, *(volatile unsigned int _force *)(a))。在定义了__CHECKER__的时候先调用__chk_io_ptr检查该地址，否则__chk_io_ptr什么也不做，*(volatile unsigned int _force *)(a)就是返回地址为a处的值。(void)xx的做法有时候是有用的，例如编译器打开了检查未使用的参数的时候需要将没有用到的参数这么弄一下才能编译通过。
CPU对I/O的物理地址的编程方式有两种：一种是I/O映射，一种是内存映射。__raw_readl和__raw_writel等是原始的操作I/O的方法，由此派生出来的操作方法有：inb、outb、_memcpy_fromio、readb、writeb、ioread8、iowrite8等。

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