文章目錄
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- 1 實驗程式編寫
- 2 編寫應用測試程式
- 3 運作測試
1 實驗程式編寫
本實驗例程路徑：i.MX6UL終結者CD光牒資料/06_Linux驅動例程/05_gpiold_spinlock
建立gpioled_spinlock.c檔案，具體内容如下：
1 #include <linux/types.h>
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/delay.h>
4 #include <linux/ide.h>
5 #include <linux/init.h>
6 #include <linux/module.h>
7 #include <linux/errno.h>
8 #include <linux/gpio.h>
9 #include <linux/cdev.h>
10 #include <linux/device.h>
11 #include <linux/of.h>
12 #include <linux/of_address.h>
13 #include <linux/of_gpio.h>
14 #include <asm/mach/map.h>
15 #include <asm/uaccess.h>
16 #include <asm/io.h>
17
18 #define GPIOLED_CNT 1 /* 裝置号個數 */
19 #define GPIOLED_NAME "gpioled" /* 名字 */
20 #define LEDOFF 0 /* 關燈 */
21 #define LEDON 1 /* 開燈 */
22
23 /* gpioled 裝置結構體 */
24 struct gpioled_dev{
25 dev_t devid; /* 裝置号 */
26 struct cdev cdev; /* cdev */
27 struct class *class; /* 類 */
28 struct device *device; /* 裝置 */
29 int major; /* 主裝置号 */
30 int minor; /* 次裝置号 */
31 struct device_node *nd; /* 裝置節點 */
32 int led_gpio; /* led 所使用的 GPIO 編号 */
33 int dev_stats; /* 裝置狀态，0，裝置未使用;>0,裝置已經被使用 */
34 spinlock_t lock; /* 自旋鎖 */
35 };
36
37 struct gpioled_dev gpioled; /* led 裝置 */
38
39 /*
40 * @description : 打開裝置
41 * @param – inode : 傳遞給驅動的 inode
42 * @param - filp : 裝置檔案，file 結構體有個叫做 private_data 的成員變量
43 * 一般在 open 的時候将 private_data 指向裝置結構體。
44 * @return : 0 成功;其他 失敗
45 */
46 static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
47 {
48 unsigned long flags;
49 filp->private_data = &gpioled; /* 設定私有資料 */
50
51 spin_lock_irqsave(&gpioled.lock, flags); /* 上鎖 */
52 if (gpioled.dev_stats) { /* 如果裝置被使用了 */
53 spin_unlock_irqrestore(&gpioled.lock, flags); /* 解鎖 */
54 return -EBUSY;
55 }
56 gpioled.dev_stats++; /* 如果裝置沒有打開，那麼就标記已經打開了 */
57 spin_unlock_irqrestore(&gpioled.lock, flags);/* 解鎖 */
58
59 return 0;
60 }
61 /*
62 * @description : 從裝置讀取資料
63 * @param - filp : 要打開的裝置檔案(檔案描述符)
64 * @param - buf : 傳回給使用者空間的資料緩沖區
65 * @param – cnt : 要讀取的資料長度
66 * @param - offt : 相對于檔案首位址的偏移
67 * @return : 讀取的位元組數，如果為負值，表示讀取失敗
68 */
69 static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf,
70 size_t cnt, loff_t *offt)
71 {
72 return 0;
73 }
74
75 /*
76 * @description : 向裝置寫資料
77 * @param – filp : 裝置檔案，表示打開的檔案描述符
78 * @param - buf : 要寫給裝置寫入的資料
79 * @param - cnt : 要寫入的資料長度
80 * @param – offt : 相對于檔案首位址的偏移
81 * @return : 寫入的位元組數，如果為負值，表示寫入失敗
82 */
83 static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf,
84 size_t cnt, loff_t *offt)
85 {
86 int retvalue;
87 unsigned char databuf[1];
88 unsigned char ledstat;
89 struct gpioled_dev *dev = filp->private_data;
90
91 retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
92 if(retvalue < 0) {
93 printk("kernel write failed!\r\n");
94 return -EFAULT;
95 }
96
97 ledstat = databuf[0]; /* 擷取狀态值 */
98
99 if(ledstat == LEDON) {
100 gpio_set_value(dev->led_gpio, 0); /* 打開 LED 燈 */
101 } else if(ledstat == LEDOFF) {
102 gpio_set_value(dev->led_gpio, 1); /* 關閉 LED 燈 */
103 }
104 return 0;
105 }
106 /*
107 * @description : 關閉/釋放裝置
108 * @param – filp : 要關閉的裝置檔案(檔案描述符)
109 * @return : 0 成功;其他 失敗
110 */
111 static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
112 {
113 unsigned long flags;
114 struct gpioled_dev *dev = filp->private_data;
115
116 /* 關閉驅動檔案的時候将 dev_stats 減 1 */
117 spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags); /* 上鎖 */
118 if (dev->dev_stats) {
119 dev->dev_stats--;
120 }
121 spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);/* 解鎖 */
122
123 return 0;
124 }
125
126 /* 裝置操作函數 */
127 static struct file_operations gpioled_fops = {
128 .owner = THIS_MODULE,
129 .open = led_open,
130 .read = led_read,
131 .write = led_write,
132 .release = led_release,
133 };
134
135 /*
136 * @description : 驅動入口函數
137 * @param : 無
138 * @return : 無
139 */
140 static int __init led_init(void)
141 {
142 int ret = 0;
143
144 /* 初始化自旋鎖 */
145 spin_lock_init(&gpioled.lock);
146 /* 設定 LED 所使用的 GPIO */
147 /* 1、擷取裝置節點：gpioled */
148 gpioled.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
149 if(gpioled.nd == NULL) {
150 printk("gpioled node not find!\r\n");
151 return -EINVAL;
152 } else {
153 printk("gpioled node find!\r\n");
154 }
155
156 /* 2、 擷取裝置樹中的 gpio 屬性，得到 LED 所使用的 LED 編号 */
157 gpioled.led_gpio = of_get_named_gpio(gpioled.nd, "led-gpio", 0);
158 if(gpioled.led_gpio < 0) {
159 printk("can't get led-gpio");
160 return -EINVAL;
161 }
162 printk("led-gpio num = %d\r\n", gpioled.led_gpio);
163
164 /* 3、設定 GPIO1_IO03 為輸出，并且輸出高電平，預設關閉 LED 燈 */
165 ret = gpio_direction_output(gpioled.led_gpio, 1);
166 if(ret < 0) {
167 printk("can't set gpio!\r\n");
168 }
169
170 /* 注冊字元裝置驅動 */
171 /* 1、建立裝置号 */
172 if (gpioled.major) { /* 定義了裝置号 */
173 gpioled.devid = MKDEV(gpioled.major, 0);
174 register_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT,
175 GPIOLED_NAME);
176 } else { /* 沒有定義裝置号 */
177 alloc_chrdev_region(&gpioled.devid, 0, GPIOLED_CNT,
178 GPIOLED_NAME); /* 申請裝置号 */
179 gpioled.major = MAJOR(gpioled.devid);/* 擷取配置設定号的主裝置号 */
180 gpioled.minor = MINOR(gpioled.devid);/* 擷取配置設定号的次裝置号 */
181 }
182 printk("gpioled major=%d,minor=%d\r\n",gpioled.major,
183 gpioled.minor);
184
185 /* 2、初始化 cdev */
186 gpioled.cdev.owner = THIS_MODULE;
187 cdev_init(&gpioled.cdev, &gpioled_fops);
188
189 /* 3、添加一個 cdev */
190 cdev_add(&gpioled.cdev, gpioled.devid, GPIOLED_CNT);
191
192 /* 4、建立類 */
193 gpioled.class = class_create(THIS_MODULE, GPIOLED_NAME);
194 if (IS_ERR(gpioled.class)) {
195 return PTR_ERR(gpioled.class);
196 }
197
198 /* 5、建立裝置 */
199 gpioled.device = device_create(gpioled.class, NULL,
200 gpioled.devid, NULL, GPIOLED_NAME);
201 if (IS_ERR(gpioled.device)) {
202 return PTR_ERR(gpioled.device);
203 }
204 return 0;
205 }
206
207 /*
208 * @description : 驅動出口函數
209 * @param : 無
210 * @return : 無
211 */
212 static void __exit led_exit(void)
213 {
214 /* 登出字元裝置驅動 */
215 cdev_del(&gpioled.cdev);/* 删除 cdev */
216 unregister_chrdev_region(gpioled.devid, GPIOLED_CNT);
217
218 device_destroy(gpioled.class, gpioled.devid);
219 class_destroy(gpioled.class);
220 }
221
222 module_init(led_init);
223 module_exit(led_exit);
224 MODULE_LICENSE("GPL");
225 MODULE_AUTHOR("topeet");
第33行，dev_stats 表示裝置狀态，如果為 0 的話表示裝置還沒有被使用，如果大于 0 的話就表示裝置已經被使用了。
第 34 行，在裝置結構體中添加自旋鎖變量 lock。
第46~60行，使用自旋鎖實作對裝置的互斥通路，第 51 行調用 spin_lock_irqsave 函數擷取鎖，為了考慮到驅動相容性，這裡并沒有使用 spin_lock 函數來擷取鎖。第 52 行判斷dev_stats 是否大于 0，如果是的話表示裝置已經被使用了，那麼就調用 spin_unlock_irqrestore函數釋放鎖，并且傳回-EBUSY。如果裝置沒有被使用的話就在第 56 行将 dev_stats 加 1，表示裝置要被使用了，然後調用 spin_unlock_irqrestore 函數釋放鎖。自旋鎖的工作就是保護dev_stats 變量，真正實作對裝置互斥通路的是 dev_stats。
第111~124行，在 release 函數中将 dev_stats 減 1，表示裝置被釋放了，可以被其他的應用程式使用。将 dev_stats 減 1 的時候需要自旋鎖對其進行保護。
第145行，在驅動入口函數 led_init 中調用 spin_lock_init 函數初始化自旋鎖。
2 編寫應用測試程式
應用測試程式使用38.1.2中的應用測試程式即可。
3 運作測試
1、編譯驅動程式
添加Makefile檔案，修改obj-m的值為 gpioled_spinlock.o，内容如下：
KERNELDIR := /home/topeet/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := gpioled_spinlock.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
首先我們在終端輸入兩個指令（設定兩個環境變量）：
export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
然後使用“make”指令進行編譯，生成gpioled_spinlock.ko驅動子產品檔案。
2、運作測試
将編譯好的gpioled_spinlock.ko驅動子產品檔案拷貝到/lib/modules/4.1.15目錄下（檢查開發闆根檔案系統中有沒有“/lib/modules/4.1.15”這個目錄，如果沒有的話需要自行建立一下。開發闆中使用的是CD光牒資料裡面提供的busybox檔案系統，CD光牒資料的“i.MX6UL終結者CD光牒資料\08_開發闆系統鏡像\03_檔案系統鏡像\01_Busybox檔案系統”目錄下）。輸入下面指令加載子產品：
depmod
modprobe gpioled_spinlock
驅動加載成功如圖 3.1所示：
圖 3.1
驅動子產品加載成功後，使用gpioled_atomic_test應用測試程式進行測試，測試流程和原子變量測試一樣。使用下面的指令打開LED燈：
./gpioled_atomic_test /dev/gpioled 1 &
然後緊接着輸入LED燈關閉指令：
./gpioled_atomic_test /dev/gpioled 0
驅動正常情況下，因為打開LED燈的指令占用/dev/gpioled裝置檔案25s，關閉LED的指令不能正常執行，會提示你“file /dev/gpioled open failed!”，等待25s後，才可以正常執行。
解除安裝子產品指令：
rmmod gpioled_spinlock
