led和蜂鸣器驱动(广州龙芯中科1B开发板)培训讲学

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。led和蜂鸣器驱动(广州龙芯中科1B开发板)TOCo1-3huHYPERLINKl_Toc46311.前言PAGEREF_Toc46313HYPERLINKl_Toc30862.硬件电路PAGEREF_Toc30863HYPERLINKl_Toc142852.1.LED引脚PAGEREF_Toc142853HYPERLINKl_Toc5332.2.LED原理分析PAGEREF_Toc5334HYPERLINKl_Toc111042.3.蜂鸣器引脚PAGEREF_Toc111045HYPERLINKl_T

2、oc12862.4.蜂鸣器原理分析PAGEREF_Toc12865HYPERLINKl_Toc280773.GPIO相关分析PAGEREF_Toc280776HYPERLINKl_Toc123833.1.阅读CPU手册PAGEREF_Toc123836HYPERLINKl_Toc66633.2.Linux内核源码分析PAGEREF_Toc66636HYPERLINKl_Toc42964.点亮一个ledPAGEREF_Toc42969HYPERLINKl_Toc303504.1.源码PAGEREF_Toc303509HYPERLINKl_Toc306064.2.运行结果PAGEREF_Toc30

3、60613HYPERLINKl_Toc277155.手动指定那个led亮PAGEREF_Toc2771513HYPERLINKl_Toc150945.1.源码PAGEREF_Toc1509413HYPERLINKl_Toc196055.2.运行结果PAGEREF_Toc1960519HYPERLINKl_Toc209986.蜂鸣器驱动PAGEREF_Toc2099820HYPERLINKl_Toc144586.1.源码PAGEREF_Toc1445820HYPERLINKl_Toc285997.参考资料PAGEREF_Toc2859920修订历史版本号更新日期更新内容V1.02013.9.13

4、创建前言由于龙芯资料较少，现在又有点时间，写了两句，仅供初学者入门时参考，还望高手多多指教。硬件电路LED引脚先把电路图贴出来我们选择LED9作为本次实验的对象。LED9接到龙芯1B的引脚T12再查龙芯1B处理器的用户手册v1.9如下图即CAN0_RX为GPIO38.，同理可得Led6接GPIO39；led7接GPIO40；led8接GPIO41。如原理图所示注意：这里有GPIO0，GPIO1，。GPIO38，GPIO39。到底表示什么意思啊？个人认为第一列的GPIO1，GPIO2，为原理图中的编号，而第三列的GPIO38，GPIO39为CPU引脚编号，可以再CPU手册中找到。如前面的led9

5、所示。这几个引脚可以在源码中定义为宏，详细请见后面代码，这里只贴出相关部分。LED原理分析LED又叫发光二极管，有正负两个极，只要在正负两极之间接上合适的正电压，LED就导通，并发光。这里只需要让CPU的GPIO引脚输出低电平，对应的LED就被点亮。比如GPIO38输出低电平，即可点亮LED9。蜂鸣器引脚LED7接在CAN1_RX上，CAN1_RX经过电阻后接蜂鸣器，如下图所示所以LED7和蜂鸣器共用一个引脚GPIO40。蜂鸣器原理分析蜂鸣器通过NPN三极管提供所需的大电流，当GPIO40输出低电平时，NPN三极管截止，蜂鸣器不响；当输出高电平时，NPN三极管导通，蜂鸣器响。由于LED7和蜂鸣

6、器共用同一个引脚，并且为了开机后蜂鸣器不响（想起来烦人，哈哈）。所以引脚GPIO40必须输出低电平，恰好低电平使LED导通，所以LED7在开机后一直亮着。GPIO相关分析阅读CPU手册首先看龙芯1B处理器的手册，其中对GPIO相关的寄存器有：配置寄存器，输入使能寄存器，输入寄存器，配置输出寄存器，MUX寄存器。根据经验，一般都是先配置GPIO为输入还是输出，然后读输入寄存器或者写输出寄存器实现输入输出功能。V1.9版的手册中写得还不是很清楚，我们这里也只能猜了。贴上手册中的截图作为对比参考，我把其它CPU的截图也贴上相比较而言，龙芯1B处理器手册写得太简单了，以至于没有说清楚。Linux内核源

7、码分析现在我们来看一下linux内核中GPIO相关代码。源码路径“linux内核根目录/arch/mips/loongson/ls1x/gpio.c”。我们想实现的功能就是简单的在GPIO口输出高低电平。源文件gpio.c中有个函数ls1b_gpio_direction_output()，从函数名字上看好像能实现这个功能。具体分析一下。/*函数功能：直接在某个GPIO输出高电平或者低电平入参：structgpio_chip*chip可以为空指针unsignedgpioGPIO的序号intlevel电平值。1-高电平；0-低电平*/intls1b_gpio_direction_output(st

8、ructgpio_chip*chip,unsignedgpio,intlevel)u32temp;u32mask;/入参检查：判断是否超过最大的GPIO个数，即GPIO的合法性检查if(gpio=STLS1B_N_GPIO)return-EINVAL;/把高低电平值写到输出寄存器中gpio_set_value(gpio,level);/由于寄存器是32位的，一个寄存器最多可以控制32个GPIO/就比如：配置寄存器，就有配置寄存器0和配置寄存器1/所以这里分开处理if(gpio=32)/获取锁，执行原子操作spin_lock(&gpio_lock);mask=1(gpio-32);/配置GPIO

9、引脚为GPIO功能temp=LOONGSON_GPIOCFG1;temp|=mask;LOONGSON_GPIOCFG1=temp;/配置GPIO引脚为输出temp=LOONGSON_GPIOIE1;temp&=(mask);LOONGSON_GPIOIE1=temp;/释放锁spin_unlock(&gpio_lock);elsespin_lock(&gpio_lock);mask=1=STLS1B_N_GPIO)_gpio_set_value(gpio,state);return;/对不同GPIO操作不同的寄存器if(gpio=32)mask=1(gpio-32);/获取锁spin_loc

10、k(&gpio_lock);/把高低电平值写到输出寄存器中val=LOONGSON_GPIOOUT1;if(state)val|=mask;elseval&=(mask);LOONGSON_GPIOOUT1=val;/释放锁spin_unlock(&gpio_lock);elsemask=1gpio;spin_lock(&gpio_lock);val=LOONGSON_GPIOOUT0;if(state)val|=mask;elseval&=mask;LOONGSON_GPIOOUT0=val;spin_unlock(&gpio_lock);经过以上分析，要让GPIO输出高低电平，首先写输出寄

11、存器，然后把引脚配置为GPIO，最后设置为输出。点亮一个led源码源码包含一个驱动源程序、一个应用源程序和一个Makefile。rootlocalhostled#catMakefile#ifKERNELRELEASEisdefined,wevebeeninvokedfromthe#kernelbuildsystemandcanuseitslanguage.ifneq($(KERNELRELEASE),)obj-m:=ls1b_led_driver.o#otherwisewewerecalleddirectlyfromthecommand#line;invokethekernelbuildsys

12、tem.elseKERNELDIR=/home/dev/develop/1b-linux-3.0-d8b47bbPWD:=$(shellpwd)default:$(MAKE)-C$(KERNELDIR)M=$(PWD)modulescp./ls1b_led_driver.ko/nfsramdisk/LS1Brootfs/testmipsel-linux-gccls1b_led_app.c-ols1b_led_appcpls1b_led_app/nfsramdisk/LS1Brootfs/testclean:rm*.o*.mod.c*.order*.symvers*.koendif这个Makef

13、ile是参考linuxdevicedriver修改的。也是比较通用的，只需要修改一个linux内核路径和驱动模块文件名就可以了。这里把应用程序的编译也放在了一起。这样执行make时，驱动和应用一起编译。rootlocalhostled#catls1b_led_driver.c#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#defineLS1B_LED_1_ON(0)#defineLS1B_LED_1_OFF(1)intls1b_led_major=0

14、;intls1b_led_minor=0;structcdevls1b_led_devs;intls1b_led_open(structinode*inode,structfile*filp)printk(KERN_DEBUG%s:openn,_FUNCTION_);return0;intls1b_led_release(structinode*inode,structfile*file)printk(KERN_DEBUG%s:closen,_FUNCTION_);return0;ssize_tls1b_led_set(structfile*filp,constchar_user*buff,s

15、ize_tcount,loff_t*offp)ls1b_gpio_direction_output(NULL,38,0);printk(KERN_DEBUG%s:led9onn,_FUNCTION_);return0;structfile_operationsls1b_led_ops=.owner=THIS_MODULE,.open=ls1b_led_open,.release=ls1b_led_release,.write=ls1b_led_set,;MODULE_AUTHOR(caogoscaogos);MODULE_LICENSE(DualBSD/GPL);intls1b_led_ini

16、t(void)intresult;dev_tdevno;structcdev*dev=&ls1b_led_devs;structfile_operations*fops=&ls1b_led_ops;result=alloc_chrdev_region(&devno,0,1,ls1b_led);if(0result)printk(KERN_WARNINGls1b_led:unabletogetamjorn);returnresult;ls1b_led_major=MAJOR(devno);printk(KERN_DEBUGls1b_led:major=%dn,ls1b_led_major);cd

17、ev_init(dev,fops);dev-ops=fops;result=cdev_add(dev,devno,1);if(result)printk(KERN_NOTICEError%daddingls1b_led,result);returnresult;printk(KERN_DEBUGls1b_leddeviceinstalled.withmajor%dn,ls1b_led_major);return0;voidls1b_led_exit(void)cdev_del(&ls1b_led_devs);unregister_chrdev_region(MKDEV(ls1b_led_maj

18、or,0),1);printk(ls1b_leddeviceuninstalledn);module_init(ls1b_led_init);module_exit(ls1b_led_exit);这个驱动程序必linuxdevicedriver中的HelloWorldModule要稍微复杂点。不过已经是非常简单的字符设备驱动了。这个驱动程序的核心就是函数ls1b_led_set（）。其中的ls1b_gpio_direction_output(NULL,38,0);的功能是让GPIO38输出低电平。然后把函数ls1b_led_set（）作为该驱动structfile_operationsls1b

19、_led_ops的写函数，即应用程序中调用write（）函数，就会对应调用驱动的函数ls1b_led_set（）。注意：函数ls1b_led_set（）没有对入参进行分别处理，只要应用程序调用write（）函数，不管write什么内容，都执行GPIO38输出低电平的操作。rootlocalhostled#catls1b_led_app.c#include#include#include#include#include#include#includeintmain(void)intdev_fd;charbuff2=0;dev_fd=open(/dev/led,O_RDWR|O_NONBLOCK)

20、;if(-1=dev_fd)printf(Canntopenfile/dev/ledn);return-1;write(dev_fd,buff,1);close(dev_fd);return0;这个应用程序简单来说就是打开设备文件，并执行写操作。即调用驱动中的函数ls1b_led_set（）点亮LED。友情提示：内核顶层配置中*Enableloadablemodulesupport一定要选上。运行结果/test#lsls1b_led_appls1b_led_driver.ko/test#echo8/proc/sys/kernel/printk/test#insmodls1b_led_drive

21、r.kols1b_led:major=253ls1b_leddeviceinstalled.withmajor253/test#mknod/dev/ledc2530/test#./ls1b_led_appls1b_led_open:openls1b_led_set:led9onls1b_led_release:close/test#当然开发板上的LED9肯定被点亮。经过前面分析可知，打印信息“ls1b_led_set:led9on”为驱动程序打印出来的。命令“echo8/proc/sys/kernel/printk”是将内核打印级别调到最低。为了能把所有驱动中的printk打印信息打印出来。命

22、令“mknod/dev/ledc2530”新建设备节点。否则，应用中open（）会失败。253为主设备号，根据前面的打印“ls1b_leddeviceinstalled.withmajor253”获得的。手动指定那个led亮源码在前面led驱动的基础上改进了一下，现在可以手动输入led序号，然后制定序号的led被点亮。驱动程序源码ls1b_led_driver.c#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include/led正极接3.3v，负极接cpu引脚/

23、cpu输出低电平，led导通，亮#defineLS1B_LED_ON(0)/cpu输出高电平，led截止，灭#defineLS1B_LED_OFF(1)/led引脚#defineLS1B_PIN_LED_9(38)/gpio38#defineLS1B_PIN_LED_6(39)/gpio39#defineLS1B_PIN_LED_7(40)/gpio40#defineLS1B_PIN_LED_8(41)/gpio41/led主次设备号，动态申请intls1b_led_major=0;intls1b_led_minor=0;structcdevls1b_led_devs;intls1b_led_

24、open(structinode*inode,structfile*filp)printk(KERN_DEBUG%s:openn,_FUNCTION_);return0;intls1b_led_release(structinode*inode,structfile*file)printk(KERN_DEBUG%s:closen,_FUNCTION_);return0;/*功能:将led序号转换为对应的引脚入参:unsignedintled_indexled序号出参:无返回值:unsignedintled_gpioled引脚*/unsignedintls1b_led_index_to_pin(

25、unsignedintled_index)switch(led_index)case9:returnLS1B_PIN_LED_9;case6:returnLS1B_PIN_LED_6;case7:returnLS1B_PIN_LED_7;case8:returnLS1B_PIN_LED_8;default:return0;/*功能:熄灭指定led入参:unsignedintled_indexled序号出参:无返回值:无*/voidls1b_led_off(unsignedintled_index)ls1b_gpio_direction_output(NULL,ls1b_led_index_to

26、_pin(led_index),LS1B_LED_OFF);/*功能:点亮指定led入参:unsignedintled_indexled序号出参:无返回值:无*/voidls1b_led_on(unsignedintled_index)ls1b_gpio_direction_output(NULL,ls1b_led_index_to_pin(led_index),LS1B_LED_ON);/*功能:关闭所有led入参:无出参:无返回值:无*/voidls1b_led_off_all()ls1b_led_off(9);/关闭led9ls1b_led_off(6);ls1b_led_off(7);

27、ls1b_led_off(8);ssize_tls1b_led_set(structfile*filp,constchar_user*buff,size_tcount,loff_t*offp)charinputbuff10=0;unsignedintled_index=0;unsignedinttmp=0;/关闭所有ledls1b_led_off_all();/打开指定ledcopy_from_user(inputbuff,buff,1);/一次只处理一个ledled_index=(unsignedint)(inputbuff0);ls1b_led_on(led_index);printk(K

28、ERN_DEBUG%s:led%donn,_FUNCTION_,led_index);return0;structfile_operationsls1b_led_ops=.owner=THIS_MODULE,.open=ls1b_led_open,.release=ls1b_led_release,.write=ls1b_led_set,;MODULE_AUTHOR(caogoscaogos);MODULE_LICENSE(DualBSD/GPL);intls1b_led_init(void)intresult;dev_tdevno;structcdev*dev=&ls1b_led_devs;

29、structfile_operations*fops=&ls1b_led_ops;result=alloc_chrdev_region(&devno,0,1,ls1b_led);if(0result)printk(KERN_WARNINGls1b_led:unabletogetamjorn);returnresult;ls1b_led_major=MAJOR(devno);printk(KERN_DEBUGls1b_led:major=%dn,ls1b_led_major);cdev_init(dev,fops);dev-ops=fops;result=cdev_add(dev,devno,1

30、);if(result)printk(KERN_NOTICEError%daddingls1b_led,result);returnresult;printk(KERN_DEBUGls1b_leddeviceinstalled.withmajor%dn,ls1b_led_major);return0;voidls1b_led_exit(void)cdev_del(&ls1b_led_devs);unregister_chrdev_region(MKDEV(ls1b_led_major,0),1);printk(ls1b_leddeviceuninstalledn);module_init(ls

31、1b_led_init);module_exit(ls1b_led_exit);应用程序源码#include#include#include#include#include#include#includeintmain(void)intdev_fd;charbuff2=0;unsignedinttmp=0;dev_fd=open(/dev/led,O_RDWR|O_NONBLOCK);if(-1=dev_fd)printf(Canntopenfile/dev/ledn);return-1;/根据用户输入，点亮指定的ledbuff0=getchar()-0;write(dev_fd,buff,1

32、);/由于led7和蜂鸣器接在同一个引脚上/避免蜂鸣器一直响，最后把蜂鸣器关了sleep(1);buff0=7;write(dev_fd,buff,1);close(dev_fd);return0;Makefilerootlocalhostled#catMakefile#ifKERNELRELEASEisdefined,wevebeeninvokedfromthe#kernelbuildsystemandcanuseitslanguage.ifneq($(KERNELRELEASE),)obj-m:=ls1b_led_driver.o#otherwisewewerecalleddirectly

33、fromthecommand#line;invokethekernelbuildsystem.elseKERNELDIR=/home/dev/develop/1b-linux-3.0-d8b47bbPWD:=$(shellpwd)default:$(MAKE)-C$(KERNELDIR)M=$(PWD)modulescp./ls1b_led_driver.ko/nfsramdisk/LS1Brootfs/testmipsel-linux-gccls1b_led_app.c-ols1b_led_appcpls1b_led_app/nfsramdisk/LS1Brootfs/test/clean:rm*.o*.mod.c*.order*.symvers*.kols1b_led_appendifrootl