如何編寫【GPIO】設備的驅動程序？
目錄
示例程序目標
編寫驅動程序
編寫應用程序
卸載驅動模塊
別人的經驗，我們的階梯！
大家好，我是道哥。
在前幾篇文章中，我們一塊討論了：在 Linux 系統(tǒng)中，編寫字符設備驅動程序的基本框架，主要是從代碼流程和 API 函數(shù)這兩方面觸發(fā)。
這篇文章，我們就以此為基礎，寫一個有實際應用功能的驅動程序：
1． 在驅動程序中，初始化 GPIO 設備，自動創(chuàng)建設備節(jié)點；
2． 在應用程序中，打開 GPIO 設備，并發(fā)送控制指令設置 GPIO 口的狀態(tài)；
示例程序目標
編寫一個驅動程序模塊：mygpio．ko。
當這個驅動模塊被加載的時候，在系統(tǒng)中創(chuàng)建一個 mygpio 類設備，并且在 ／dev 目錄下，創(chuàng)建 4 個設備節(jié)點：
／dev／mygpio0
／dev／mygpio1
／dev／mygpio2
／dev／mygpio3
因為我們現(xiàn)在是在 x86 平臺上來模擬 GPIO 的控制操作，并沒有實際的 GPIO 硬件設備。
因此，在驅動代碼中，與硬件相關部分的代碼，使用宏 MYGPIO＿HW＿ENABLE 控制起來，并且在其中使用printk輸出打印信息來體現(xiàn)硬件的操作。
在應用程序中，可以分別打開以上這 4 個 GPIO 設備，并且通過發(fā)送控制指令，來設置 GPIO 的狀態(tài)。
編寫驅動程序
以下所有操作的工作目錄，都是與上一篇文章相同的，即：～／tmp／linux－4．15／drivers／。
創(chuàng)建驅動目錄和驅動程序
＄ cd linux－4．15／drivers／
＄ mkdir mygpio＿driver
＄ cd mygpio＿driver
＄ touch mygpio．c
mygpio．c 文件的內容如下（不需要手敲，文末有代碼下載鏈接）：
相對于前幾篇文章來說，上面的代碼稍微有一點點復雜，主要是多了宏定義 MYGPIO＿HW＿ENABLE 控制部分的代碼。
比如：在這個宏定義控制下的三個與硬件相關的函數(shù)：
gpio＿hw＿init（）
gpio＿hw＿release（）
gpio＿hw＿set（）
就是與GPIO硬件的初始化、釋放、狀態(tài)設置相關的操作。
代碼中的注釋已經比較完善了，結合前幾篇文章中的函數(shù)說明，還是比較容易理解的。
從代碼中可以看出：驅動程序使用 alloc＿chrdev＿region 函數(shù)，來動態(tài)注冊設備號，并且利用了 Linux 應用層中的 udev 服務，自動在 ／dev 目錄下創(chuàng)建了設備節(jié)點。
另外還有一點：在上面示例代碼中，對設備的操作函數(shù)只實現(xiàn)了 open 和 ioctl 這兩個函數(shù)，這是根據(jù)實際的使用場景來決定的。
這個示例中，只演示了如何控制 GPIO 的狀態(tài)。
你也可以稍微補充一下，增加一個read函數(shù)，來讀取某個GPIO口的狀態(tài)。
控制 GPIO 設備，使用 write 或者 ioctl 函數(shù)都可以達到目的，只是 ioctl 更靈活一些。
創(chuàng)建 Makefile 文件
＄ touch Makefile
內容如下：
編譯驅動模塊
＄ make
得到驅動程序： mygpio．ko 。
加載驅動模塊
在加載驅動模塊之前，先來檢查一下系統(tǒng)中，幾個與驅動設備相關的地方。
先看一下 ／dev 目錄下，目前還沒有設備節(jié)點（ ／dev／mygpio［0－3］ ）。
＄ ls －l ／dev／mygpio＊
ls： cannot access ＇／dev／mygpio＊＇： No such file or directory
再來查看一下 ／proc／devices 目錄下，也沒有 mygpio 設備的設備號。
＄ cat ／proc／devices
為了方便查看打印信息，把dmesg輸出信息清理一下：
＄ sudo dmesg －c
現(xiàn)在來加載驅動模塊，執(zhí)行如下指令：
＄ sudo insmod mygpio．ko
當驅動程序被加載的時候，通過 module＿init（ ） 注冊的函數(shù) gpio＿driver＿init（） 將會被執(zhí)行，那么其中的打印信息就會輸出。
還是通過 dmesg 指令來查看驅動模塊的打印信息：
＄ dmesg
可以看到：操作系統(tǒng)為這個設備分配的主設備號是 244，并且也打印了GPIO硬件的初始化函數(shù)的調用信息。
此時，驅動模塊已經被加載了！
來查看一下 ／proc／devices 目錄下顯示的設備號：
＄ cat ／proc／devices
設備已經注冊了，主設備號是： 244 。
設備節(jié)點
由于在驅動程序的初始化函數(shù)中，使用 cdev＿add 和 device＿create 這兩個函數(shù)，自動創(chuàng)建設備節(jié)點。
所以，此時我們在 ／dev 目錄下，就可以看到下面這4個設備節(jié)點：
現(xiàn)在，設備的驅動程序已經加載了，設備節(jié)點也被創(chuàng)建好了，應用程序就可以來控制 GPIO 硬件設備了。
應用程序
應用程序仍然放在 ～／tmp／App／ 目錄下。
＄ mkdir ～／tmp／App／app＿mygpio
＄ cd ～／tmp／App／app＿mygpio
＄ touch app＿mygpio．c
文件內容如下：
以上代碼也不需要過多解釋，只要注意參數(shù)的順序即可。
接下來就是編譯和測試了：
＄ gcc app＿mygpio．c －o app＿mygpio
執(zhí)行應用程序的時候，需要攜帶2個參數(shù)：GPIO 設備編號（0 ～ 3），設置的狀態(tài)值（0 或者 1）。
這里設置一下／dev／mygpio0這個設備，狀態(tài)設置為1：
＄ sudo ．／app＿mygpio 0 1
［sudo］ password for xxx： ＜輸入用戶密碼＞
／dev／mygpio0： open success！
如何確認／dev／mygpio0這個GPIO的狀態(tài)確實被設置為1了呢？當然是看 dmesg 指令的打印信息：
＄ dmesg
通過以上打印信息可以看到：確實執(zhí)行了【設置 mygpio0 的狀態(tài)為 1】的動作。
再繼續(xù)測試一下：設置 mygpio0 的狀態(tài)為 0：
＄ sudo ．／app＿mygpio 0 0
當然了，設置其他幾個GPIO口的狀態(tài)，都是可以正確執(zhí)行的！
卸載驅動模塊
卸載指令：
＄ sudo rmmod mygpio
此時，／proc／devices 下主設備號 244 的 mygpio 已經不存在了。
再來看一下 dmesg的打印信息：
可以看到：驅動程序中的 gpio＿driver＿exit（ ） 被調用執(zhí)行了。
并且，／dev 目錄下的 4 個設備節(jié)點，也被函數(shù) device＿destroy（） 自動刪除了！
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