register_chrdev（注册字符设备） 和 unregister_chrdev（注销字符设备） 是老版本驱动使用的函数，现在新的字符设备驱动已经不再使用这两个函数，而是使用Linux内核推荐的新字符设备驱动API函数。
一、启动系统
Linux 系统选择通过 TFTP 从网络启动，并且使用 NFS 挂载网络根文件系统
（1）设置 bootargs 环境变量，根文件系统从 nfs/roofts 启动
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.137.18:/home/pjw/linux/nfs/rootfs ip=192.168.137.20:192.168.137.18:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off'
（2）设置 bootcmd 环境变量，通过 TFTP 启动内核和设备树
setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage;tftp 83000000 imx6ull-iot-emmc.dtb;bootz 80800000 - 83000000'
二、编写驱动程序
使用的函数表：
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分配和释放设备号
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没有指定设备号时申请设备号：
alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)
dev：保存申请到的设备号。 baseminor：次设备号起始地址；count：要申请的设备号数量；name：设备名
指定了设备的主设备号和次设备号时申请设备号：
register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
from：要申请的起始设备号；count：要申请的数量，一 般都是一个；name：设备名
释放设备号：
unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)
from：要释放的设备号；count：从 from 开始，要释放的设备号数量
设备号宏定义：
MAJOR：获取主设备号；MINOR：获取次设备号；MKDEV：将主设备号和次设备号组成dev_t 类型的设备号
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新字符设备注册与注销
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初始化：
cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
cdev：要初始化的 cdev 结构体变量；fops：字符设备文件操作函数集合
注册字符设备：
cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
p：指向要添加的字符设备(cdev 结构体变量)；dev：设备使用的设备号；count：要添加的设备数量
注销字符设备：
cdev_del(struct cdev *p)
p：就是要删除的字符设备
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自动创建设备节点
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使用mdev 来实现设备节点文件的自动创建与删除，管理热插拔事件
在 /etc/init.d/rcS 文件中添加语句： echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
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创建和删除类
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创建类：
struct class *class_create (struct module *owner, const char *name)
owner：一般为 THIS_MODULE；name：类名；返回值：指向结构体 class 的指针，即创建的类
删除类：
class_destroy(struct class *cls)
cls：要删除的类
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创建和删除设备
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创建设备 ： struct device *device_create(struct class,*class, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)
class：设备要创建在哪个类下面；parent：父设备，NULL；devt：设备号；drvdata：设备可能会使用的一些数据，NULL；
fmt：设备名字，如果设置 fmt=xxx 的话，就会生成 /dev/xxx 设备文件；返回值：创建好的设备
删除设备：
device_destroy(struct class *class, dev_t devt)
classs：要删除的设备所处的类；devt：要删除的设备号
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设置文件私有数据
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dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类*/
struct device *device; /* 设备*/
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
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编写三个文件：
| newchrled.c | 字符设备（LED）驱动程序 |
| ledApp.c | 应用程序 |
| Makefile | 编译文件 |
newchrled.c
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newchrled.c
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led_switch
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LED 打开/关闭函数
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led_open
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打开设备函数 设置私有数据（设备号、cdev、类、设备、主设备号、次设备号 ）
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led_release
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关闭设备函数 |
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led_read
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从设备读取数据
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led_write
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向设备写数据
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struct file_operations newchrled_fops
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设备操作函数，led_open、led_release、led_read、led_write对应结构体函数 |
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__init led_init
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驱动入口函数
1、寄存器地址映射 、初始化LED端口、使能GPIO时钟、设置GPIO复用、设置IO属性、设置GPIO输出
2、注册字符设备驱动（创建设备号、初始化 cdev、添加一个 cdev、创建类、创建设备）
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__exit led_exit
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驱动出口函数
1、取消寄存器地址映射
2、注销字符设备（删除 cdev，释放设备号、删除设备、删除类）
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#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#define NEWCHRLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define NEWCHRLED_NAME "newchrled" /* 名字 */
#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 */
/* 寄存器物理地址 */
#define CCM_CCGR1_BASE (0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE (0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE (0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE (0X0209C004)
/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;
/* newchrled设备结构体 */
struct newchrled_dev{
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
};
struct newchrled_dev newchrled; /* led设备 */
/*
* @description : LED打开/关闭
* @param - sta : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
* @return : 无
*/
void led_switch(u8 sta)
{
u32 val = 0;
if(sta == LEDON) {
val = readl(GPIO1_DR);
val &= ~(1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
}else if(sta == LEDOFF) {
val = readl(GPIO1_DR);
val|= (1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
}
}
/*
* @description : 打开设备
* @param - inode : 传递给驱动的inode
* @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
* 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &newchrled; /* 设置私有数据 */
return 0;
}
/*
* @description : 从设备读取数据
* @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符)
* @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区
* @param - cnt : 要读取的数据长度
* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
*/
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
return 0;
}
/*
* @description : 向设备写数据
* @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符
* @param - buf : 要写给设备写入的数据
* @param - cnt : 要写入的数据长度
* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移
* @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
*/
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
int retvalue;
unsigned char databuf[1];
unsigned char ledstat;
retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
if(retvalue < 0) {
printk("kernel write failed!\r\n");
return -EFAULT;
}
ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */
if(ledstat == LEDON) {
led_switch(LEDON); /* 打开LED灯 */
} else if(ledstat == LEDOFF) {
led_switch(LEDOFF); /* 关闭LED灯 */
}
return 0;
}
/*
* @description : 关闭/释放设备
* @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations newchrled_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.read = led_read,
.write = led_write,
.release = led_release,
};
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int __init led_init(void)
{
u32 val = 0;
/* 初始化LED */
/* 1、寄存器地址映射 */
IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);
SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);
SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);
GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);
GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);
/* 2、使能GPIO1时钟 */
val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
val &= ~(3 << 26); /* 清楚以前的设置 */
val |= (3 << 26); /* 设置新值 */
writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
/* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为
* GPIO1_IO03，最后设置IO属性。
*/
writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性
*bit 16:0 HYS关闭
*bit [15:14]: 00 默认下拉
*bit [13]: 0 kepper功能
*bit [12]: 1 pull/keeper使能
*bit [11]: 0 关闭开路输出
*bit [7:6]: 10 速度100Mhz
*bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
*bit [0]: 0 低转换率
*/
writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);
/* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */
val = readl(GPIO1_GDIR);
val &= ~(1 << 3); /* 清除以前的设置 */
val |= (1 << 3); /* 设置为输出 */
writel(val, GPIO1_GDIR);
/* 5、默认关闭LED */
val = readl(GPIO1_DR);
val |= (1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
/* 注册字符设备驱动 */
/* 1、创建设备号 */
if (newchrled.major) { /* 定义了设备号 */
newchrled.devid = MKDEV(newchrled.major, 0);
register_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME);
} else { /* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&newchrled.devid, 0, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME); /* 申请设备号 */
newchrled.major = MAJOR(newchrled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */
newchrled.minor = MINOR(newchrled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */
}
printk("newcheled major=%d,minor=%d\r\n",newchrled.major, newchrled.minor);
/* 2、初始化cdev */
newchrled.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&newchrled.cdev, &newchrled_fops);
/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&newchrled.cdev, newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);
/* 4、创建类 */
newchrled.class = class_create(THIS_MODULE, NEWCHRLED_NAME);
if (IS_ERR(newchrled.class)) {
return PTR_ERR(newchrled.class);
}
/* 5、创建设备 */
newchrled.device = device_create(newchrled.class, NULL, newchrled.devid, NULL, NEWCHRLED_NAME);
if (IS_ERR(newchrled.device)) {
return PTR_ERR(newchrled.device);
}
return 0;
}
/*
* @description : 驱动出口函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit led_exit(void)
{
/* 取消映射 */
iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
iounmap(GPIO1_DR);
iounmap(GPIO1_GDIR);
/* 注销字符设备驱动 */
cdev_del(&newchrled.cdev);/* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT); /* 注销设备号 */
device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);
class_destroy(newchrled.class);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("pjw");
ledApp.c
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#define LEDOFF 0
#define LEDON 1
/*
* @description : main主程序
* @param - argc : argv数组元素个数
* @param - argv : 具体参数
* @return : 0 成功;其他 失败
*/
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, retvalue;
char *filename;
unsigned char databuf[1];
if(argc != 3){
printf("Error Usage!\r\n");
return -1;
}
filename = argv[1];
/* 打开led驱动 */
fd = open(filename, O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
return -1;
}
databuf[0] = atoi(argv[2]); /* 要执行的操作：打开或关闭 */
/* 向/dev/led文件写入数据 */
retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
if(retvalue < 0){
printf("LED Control Failed!\r\n");
close(fd);
return -1;
}
retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */
if(retvalue < 0){
printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
return -1;
}
return 0;
}
Makefile
KERNELDIR := /home/pjw/linux/kernel/iot_kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := newchrled.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
三、编译
1、编译驱动程序
make -j12
编译成功 ：
2、编译应用程序
arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp
四、测试：
1、将newchrled.ko和 ledApp这两个文件拷贝到 rootfs/lib/modules 目录
2、第一次加载使用需要使用 depmod 命令
（ depmod(depend module)可检测模块的相依性，供modprobe在安装模块时使用 ）
depmod
生成 modules.alias、modules.symbols、modules.dep 三个文件
3、加载驱动,输出自动分配的主设备号和次设备号
modprobe newchrled.ko
4、查看设备节点
ls /dev/newchrled -l
5、开关 LED 灯
./ledApp /dev/newchrled 1 //打开 LED 灯
./ledApp /dev/newchrled 0 //关闭 LED 灯
| ./ledApp | 执行应用程序 |
| /dev/led | 要操作的设备 |
| 1 | 写入值 |
6、卸载驱动
rmmod newchrled.ko