文章来源：http://top-e.org/jiaoshi/html/?513.html
文章记录了作者在S
一、驱动开发流程
Linux驱动开发不同于应用程序的开发。驱动开发是直接和硬件打交道的，通过对硬件的操作给应用程序提供一些接口函数，使得应用程序能够“间接”的控制硬件来工作。对于按键点亮LED的驱动开发流程如下。
图-1 开发流程图
二、驱动开发具体步骤
1、查看开发板TQ2440底板原理图，找到按键和LED模块，如下图：
图-2 按键和LED电路图
从上图我们可以清楚地看到K1~K4对应的管脚是ENT1~ENT4,LED1~LED4对应的管脚是nLED_1~nLED_4.
2、查看TQ2440_核心板原理图，找到对应的CPU管脚，如下图：
图-3 按键和LED对应CPU管脚电路图
3、查看s3c2440芯片手册，查看CPU管脚的模式，如下图：
图-4 按键管脚对应CPU管脚模式
图-5 LED管脚对应CPU管脚模式
从上图我们可以看出按键对应的CPU管脚GPF0~GPF4都是占两位（如：GPF0[1：0]）。按键是一种中断，要想让按键工作在中断模式下，就要设置GPF0~GPF4（GPF3除外）管脚都设置在中断模式下，即为10。对于LED对应的CPU管脚GPB5~GPB8也是占两位。要想让LED工作，就要让LED工作在输出模式下，即对应管脚设置为01.
4、编写按键点亮LED驱动程序
/*调用内核头文件，和应用程序调用的头文件不一样*/
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <asm/irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/poll.h>
#define DEVICE_NAME "tope-buttons" //自定义驱动称为“tope-buttons”。
#define BUTTON_MAJOR 232 //自定义驱动的主设备号是232。注意：此处的主设备号不 能和系统已使用的一样，用cat /proc/devices 查看该设备 号是否已使用，如果已被使用，请换一个未使用的主设备号。
#define IOCTL_LED_ON 1 //定义LED亮为1
#define IOCTL_LED_OFF 0 //定义LED暗为0
/* 定义含中断，管脚，管脚设置等信息的结构体 */
struct button_irq_desc
{
int irq;
int pin;
int pin_setting;
int number;
char *name;
};
/* 用来指定按键所用的外部中断引脚及中断触发方式, 名字 */
static struct button_irq_desc button_irqs [] =
{
{IRQ_EINT1, S3C2410_GPF1, S3C2410_GPF1_EINT1, 0, "KEY1"}, /* K1 */
{IRQ_EINT4, S3C2410_GPF4, S3C2410_GPF4_EINT4, 1, "KEY2"}, /* K2 */
{IRQ_EINT2, S3C2410_GPF2, S3C2410_GPF2_EINT2, 2, "KEY3"}, /* K3 */
{IRQ_EINT0, S3C2410_GPF0, S3C2410_GPF0_EINT0, 3, "KEY4"}, /* K4 */
};
上面初始化成员里的S3C2410_GPF0_EINT0在Regs-gpio.h中定义为
#define S3C2410_GPF0_EINT0 (0x02 << 0)，即为我们前面说的“10”模式，其他的管脚类似。这个初始化函数的作用就是将如S3C2410_GPF0_EINT0的模式写入地址为如S3C2410_GPF0的寄存器里，并将这个管脚设置成中断模式，以及添加一些其他信息。
/* 初始化四个按键的值key_values */
static volatile int key_values [] = {0, 0, 0, 0};
static unsigned long led_table [] ={ S3C2410_GPB5, S3C2410_GPB6, S3C2410_GPB7, S3C2410_GPB8,};//声明LED的管脚
static unsigned int led_cfg_table [] ={ S3C2410_GPB5_OUTP, S3C2410_GPB6_OUTP, S3C2410_GPB7_OUTP, S3C2410_GPB8_OUTP,};//声明LED管脚的配置信息，此处的/ S3C2410_GPB8_OUTP与上面的S3C2410_GPF0_EINT0类似。
/* 等待队列:
* 当没有按键被按下时，如果有进程调用tope_buttons_read函数，
* 它将休眠
*/
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(button_waitq);
static volatile int ev_press = 0; /* 中断事件标志, 中断服务程序将它置1， tope_buttons_read将它清0 */
/* 将按键中断注册到系统中断中 */
static irqreturn_t buttons_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
struct button_irq_desc *button_irqs = (struct button_irq_desc *)dev_id;//定义按键中断结构/ 体指针
int up = s3c2410_gpio_getpin(button_irqs->pin);//注册中断
if (up)
key_values[button_irqs->number] = (button_irqs->number + 1) + 0x80;
else
key_values[button_irqs->number] = (button_irqs->number + 1);//根据中断注册情况/
设置按键的值
ev_press = 1; /* 表示中断发生了 */
wake_up_interruptible(&button_waitq); /* 唤醒休眠的进程 */
return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);//返回中断信息
}
/* 被上层应用程序调用的open函数在驱动程序里的实现*/
static int tope_buttons_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
int i;
int err;
for (i = 0; i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++)//计算大小
{
/*注册中断处理函数*/
s3c2410_gpio_cfgpin(button_irqs[i].pin,button_irqs[i].pin_setting);
err = request_irq(button_irqs[i].irq, buttons_interrupt, NULL, button_irqs[i].name, (void *)&button_irqs[i]);
if (err)
break;
}
if (err)
{
for (; i >= 0; i--)
{
/*释放已经注册的中断*/
disable_irq(button_irqs[i].irq);
free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&button_irqs[i]);
}
return -EBUSY;
}
/* 配置LED管脚*/
for (i = 0; i < sizeof(led_cfg_table)/sizeof(led_cfg_table[0]); i++)
{
s3c2410_gpio_cfgpin(led_table[i], led_cfg_table[i]);
}
return 0;
}
/* 被上层应用程序调用的close函数在驱动程序里的实现*/
static int tope_buttons_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
int i;
for (i = 0; i < sizeof(button_irqs)/sizeof(button_irqs[0]); i++)
{
// 释放已经注册的中断
disable_irq(button_irqs[i].irq);
free_irq(button_irqs[i].irq, (void *)&button_irqs[i]);
}
return 0;
}
/* 被上层应用程序调用的read函数在驱动程序里的实现*/
static int tope_buttons_read(struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp)
{
unsigned long err;
if (!ev_press)
{
if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)
return -EAGAIN;
else
/* 如果ev_press等于0，休眠 */
wait_event_interruptible(button_waitq, ev_press);
}
ev_press = 0;
/* 把按键值的信息从内核空间复制到用户空间*/
err = copy_to_user(buff, (const void *)key_values, min(sizeof(key_values), count));
memset((void *)key_values, 0, sizeof(key_values));//清零
return err ? -EFAULT : min(sizeof(key_values), count);
}
/* 被上层应用程序调用的select函数在驱动程序里的实现*/
static unsigned int tope_buttons_poll( struct file *file, struct poll_table_struct *wait)
{
unsigned int mask = 0;
poll_wait(file, &button_waitq, wait);
if (ev_press)
mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
return mask;
}
/* 被上层应用程序调用的ioctl函数在驱动程序里的实现*/
static int tope_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: //如果是点亮
s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], 0);//点亮相应的管脚
return 0;
case IOCTL_LED_OFF://如果是熄灭
s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], 1);//熄灭相应的管脚
return 0;
default:
return -EINVAL;
}
}
/*上层应用程序函数和驱动函数的关联*/
static struct file_operations tope_buttons_fops =
{
.owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，指向编译模块时自动创建的 __this_module变量 */
.open = tope_buttons_open,/*上层应用程序中的open对应为.open，驱动实现 tope_buttons_open在本程序中*/
.release = tope_buttons_close,
.read = tope_buttons_read,
.poll = tope_buttons_poll,
.ioctl = tope_leds_ioctl,
};
static char __initdata banner[] = "TQ2440/SKY2440 LEDS, (c) 2008,2009 www.top-e.org/n";//打印信息
/*自动创键设备节点函数声明，上层应用程序都是通过对设备文件的操作来控制下层硬件*/
static struct class *button_class;
/*驱动程序加载函数的实现*/
static int __init tope_buttons_init(void)
{
int ret;
printk(banner);
ret = register_chrdev(BUTTON_MAJOR, DEVICE_NAME, &tope_buttons_fops);/*注册驱 动*/
if (ret < 0)
{
printk(DEVICE_NAME " can't register major number/n");
return ret;
}//错误处理
/* 设备节点文件自动创建的实现*/
button_class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);/*注册一个类，使mdev 可以在"/dev/"目录下面建立设备节点*/
if(IS_ERR(button_class))
{
printk("Err: failed in tope-leds class. /n");
return -1;
}
class_device_create(button_class, NULL, MKDEV(BUTTON_MAJOR, 0), NULL, DEVICE_NAME);//创建一个设备节点，节点名为DEVICE_NAME
printk(DEVICE_NAME " initialized/n");//打印信息，内核中的打印用printk函数
return 0;
}
/*驱动程序卸载函数的实现*/
static void __exit tope_buttons_exit(void)
{
unregister_chrdev(BUTTON_MAJOR, DEVICE_NAME);//取消注册设备
class_device_destroy(button_class, MKDEV(BUTTON_MAJOR, 0)); //删掉设备节点
class_destroy(button_class); //注销类
}
module_init(tope_buttons_init);/*驱动模块加载声明，执行“insmod tope-buttons.ko”命令时 调用的函数*/
module_exit(tope_buttons_exit); /*驱动模块加载声明，执行“rmmod tope-buttons”命令时 调用的函数*/
MODULE_LICENSE("GPL");//遵循的协议
驱动程序是写完了，不过还要写个Makefile来编译它，可不敢用什么gcc编译器编译啊。
Makefike如下：
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m :=tope-buttons.o//说明要生成的文件此处要与驱动文件名对应
else
/*驱动程序调用linux源码中的文件进行编译，所以编译驱动模块的时候你的linux 环境中要有一个完整的linux源码哦，KERNELDIR 指明你源码的路径*/
KERNELDIR ?= /opt/EmbedSky/linux-2.6.25.8/
PWD := $(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules//编译驱动模块
clean:
rm -rf *.o *~ core .depend .*.cmd *.ko *.mod.c //make clean的工作
endif
把驱动程序tope-buttons.c和Makefike放在同一个目录下，执行命令：make，生成文件tope-buttons.ko就是你要加载的驱动模块，怎么加载后面说吧，先看看应用程序。
5、编写上层应用程序验证驱动程序，应用程序如下：
/*调用系统的头文件*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <errno.h>
int main(void)
{
int i;
int buttons_fd;
int key_value[4];
int temp=0;
/*打开键盘点亮LED设备文件*/
buttons_fd = open("/dev/tope-buttons", 0);//这里的open的实现在驱动的tope_buttons_open
if (buttons_fd < 0) {
perror("open device buttons");
exit(1);
}
for (;;) //一直循环来监听是否有按键按下
{
fd_set rds;
int ret;
FD_ZERO(&rds);
FD_SET(buttons_fd, &rds);
/*使用系统调用select检查是否能够从/dev/buttons设备读取数据*/
ret = select(buttons_fd + 1, &rds, NULL, NULL, NULL);
/*读取出错则退出程序*/
if (ret < 0) {
perror("select");
exit(1);
}
if (ret == 0) {
printf("Timeout./n");
}
/*能够读取到数据*/
else if (FD_ISSET(buttons_fd, &rds)) {
/*开始读取键盘驱动发出的数据，注意key_value和键盘驱动中定义为一致的类型*/
int ret = read(buttons_fd, key_value, sizeof key_value);/*read也是在 tope_buttons_read中实现的*/
if (ret != sizeof key_value)
{
if (errno != EAGAIN)
perror("read buttons/n");
continue;
}
else
{
/*打印键值*/
for (i = 0; i < 4; i++)
if(key_value[i] != 0)
{
printf("K%d %s, key value = 0x%02x/n", i+1, (key_value[i] & 0x80) ? "released" : key_value[i] ? "pressed down" : "", key_value[i]);
if(temp==key_value[i])
ioctl(buttons_fd,0,i);
else
ioctl(buttons_fd,1,i); //判断按键值，点亮对应的LED
temp=key_value[i];
}
}
}
}
/*关闭设备文件句柄*/
close(buttons_fd);
return 0;
}
编译应用程序：arm-linux-gcc –o test test.c，生成test可执行程序
当然你的linux中要有交叉编译环境，呵呵。
6、开发板上验证
准备带文件系统的可启动的s3c2440开发板，将生前面成的tope-buttons.ko和应用程序test复制到开发板上。执行命令insmod tope-buttons.ko加载驱动，如果出错按照前面说的方法查看一下设备号是否能用。驱动加载好后执行命令：./test，如果这里出错，可以尝试将应用程序静态编译。然后按开发板上的按键，你会看见每次按的时候都有对应的LED点亮，至此，实现了按键点亮LED的驱动。
三、总结
本次按键点亮LED驱动开发中遇到了很多困难，其中比较重要的就是主设备号是否一致。在此之前是先完成了按键的驱动，然后完成了LED的驱动，这两个驱动是互相独立完成的，在这里合成了一个驱动。通过本次开发，基本上明白了驱动开发的流程和要注意的地方，对以后的驱动开发奠定了一个好的基础。
延小伟
2010年1月20日