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＜Linux开发＞驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的beep驱动
＜Linux开发＞驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的beep驱动
交叉编译环境搭建：
＜Linux开发＞ linux开发工具-之-交叉编译环境搭建uboot移植可参考以下：
＜Linux开发＞ -之-系统移植 uboot移植过程详细记录（第一部分）
＜Linux开发＞ -之-系统移植 uboot移植过程详细记录（第二部分）
＜Linux开发＞ -之-系统移植 uboot移植过程详细记录（第三部分）(uboot移植完结)Linux内核及设备树移植可参考以下：
＜Linux开发＞系统移植 -之- linux内核移植过程详细记录（第一部分）
＜Linux开发＞系统移植 -之- linux内核移植过程详细记录（第二部分完结）Linux文件系统构建移植参考以下：
＜Linux开发＞系统移植 -之- linux构建BusyBox根文件系统及移植过程详细记录
＜Linux开发＞系统移植 -之-使用buildroot构建BusyBox根文件系统Linux驱动开发参考以下：
＜Linux开发＞驱动开发 -之-pinctrl子系统
＜Linux开发＞驱动开发 -之-gpio子系统
＜Linux开发＞驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的LED驱动以下实验基于上述uboot和kernel系统移植，以及buildroot构建的BusyBox根文件系统。
一、前言
本文主要讲解基于pinctrl子系统和gpio子系统的前提下，编写beep驱动，并编写测试app测试beep的控制。
二、新增beep设备节点
参考-＜Linux开发＞驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的LED驱动的讲解，笔者使用的开发板上beep连接的是SNVS_TAMPER1这个io引脚，如下图：
可以在设备树中添加如下内容；
pinctrl节点添加如下：路径：arch/arm/boot/dts/imx6ull-water-emmc.dts pinctrl_beep: beepgrp { fsl,pins =01 MX6UL_PAD_SNVS_TAMPER1__GPIO5_IO01 0x10B0 >; };- 1
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可以看到pinctrl_beep节点是在iomuxc节点下的。
beep设备节点添加如下：
路径：arch/arm/boot/dts/imx6ull-water-emmc.dts beep{ #address-cells = <1>; #size-cells = <1>; compatible = "water-beep"; pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_beep>; beep-gpio= <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>; status = "okay"; }- 1
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注意各属性命名，后续beep驱动中会使用对应的属性名。。。。。新增beep 节点和gpioled节点一样都是在/节点下的。
添加完上述两个节点后，重新编译设备树
“make dtbs”,然后用新生成的dtb文件启动kernel，在设备的/sys/firmware/devicetree/base/目录下有如下：
新增beep节点完成，后面编写驱动和app来测试验证这个beep设备。
三、编写驱动
3.1 编写led驱动 模块挂载
编译单独的ko文件，然后动态挂载设备。
使用vscode新建一个工程；
(1)新建目录beep
（2）使用vscode打开beep目录
（3）新建beep.c
(4) 在beep.c中输入驱动代码/*************************************************************** Copyright © OneFu Co., Ltd. 2018-2023. All rights reserved. 文件名 : beep.c 作者 : water 版本 : V1.0 描述 : 采用 pinctrl 和 gpio 子系统驱动 beep蜂鸣器。 其他 : 无 日志 : 初版 V1.0 2023/05/28 water创建 ***************************************************************/ #include#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #define BEEP_CNT 1 /* 设备号个数 */ #define BEEP_NAME "beep" /* 名字 */ #define BEEPOFF 0 /* 关beep */ #define BEEPON 1 /* 开beeo */ /* beep 设备结构体 */ struct beep_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 device_node *nd; /* 设备节点 */ int beep_gpio; /* beep 所使用的 GPIO 编号 */ }; struct beep_dev beep; /* beep 设备 */ /* * @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 beep_open(struct inode *inode, struct file *filp) { filp->private_data = &beep; /* 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 beep_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 beep_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) { int retvalue; unsigned char databuf[1]; unsigned char beepstat; struct beep_dev *dev = filp->private_data; retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt); if(retvalue < 0) { printk("kernel write failed!\r\n"); return -EFAULT; } beepstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */ if(beepstat == BEEPON) { gpio_set_value(dev->beep_gpio, 0); /* 打开 beep */ } else if(beepstat == BEEPOFF) { gpio_set_value(dev->beep_gpio, 1); /* 关闭 beep */ } 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 beep_release(struct inode *inode, struct file *filp) { return 0; } /* 设备操作函数 */ static struct file_operations beep_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = beep_open, .read = beep_read, .write = beep_write, .release = beep_release, }; /* * @description : 驱动入口函数 * @param : 无 * @return : 无 */ static int __init water_beep_init(void) { int ret = 0; /* 设置 beep 所使用的 GPIO */ /* 1、获取设备节点： beep */ beep.nd = of_find_node_by_path("/beep"); if(beep.nd == NULL) { printk("beep node cant not found!\r\n"); return -EINVAL; } else { printk("beep node has been found!\r\n"); } /* 2、 获取设备树中的 gpio 属性，得到 LED 所使用的 LED 编号 */ beep.beep_gpio = of_get_named_gpio(beep.nd, "beep-gpio", 0); if(beep.beep_gpio < 0) { printk("can't get beep-gpio"); return -EINVAL; } printk("beep num = %d\r\n", beep.beep_gpio); /* 3、设置 GPIO5_IO01 为输出，并且输出高电平，默认关闭 beep */ ret = gpio_direction_output(beep.beep_gpio, 1); if(ret < 0) { printk("can't set gpio!\r\n"); } /* 注册字符设备驱动 */ /* 1、创建设备号 */ if (beep.major) { /* 定义了设备号 */ beep.devid = MKDEV(beep.major, 0); register_chrdev_region(beep.devid, BEEP_CNT, BEEP_NAME); } else { /* 没有定义设备号 */ alloc_chrdev_region(&beep.devid, 0, BEEP_CNT, BEEP_NAME); /* 申请设备号 */ beep.major = MAJOR(beep.devid); /* 获取分配号的主设备号 */ beep.minor = MINOR(beep.devid); /* 获取分配号的次设备号 */ } printk("beep major=%d,minor=%d\r\n",beep.major, beep.minor); /* 2、初始化 cdev */ beep.cdev.owner = THIS_MODULE; cdev_init(&beep.cdev, &beep_fops); /* 3、添加一个 cdev */ cdev_add(&beep.cdev, beep.devid, BEEP_CNT); /* 4、创建类 */ beep.class = class_create(THIS_MODULE, BEEP_NAME); if (IS_ERR(beep.class)) { return PTR_ERR(beep.class); } /* 5、创建设备 */ beep.device = device_create(beep.class, NULL, beep.devid, NULL, BEEP_NAME); if (IS_ERR(beep.device)) { return PTR_ERR(beep.device); } return 0; } /* * @description : 驱动出口函数 * @param : 无 * @return : 无 */ static void __exit water_beep_exit(void) { /* 注销字符设备驱动 */ cdev_del(&beep.cdev); /* 删除 cdev */ unregister_chrdev_region(beep.devid, BEEP_CNT); /* 注销 */ device_destroy(beep.class, beep.devid); class_destroy(beep.class); } module_init(water_beep_init); module_exit(water_beep_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("water"); - 1
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(5) 配置linux头文件
同时按下ctrl+shitf+P，显示如下:
选择“c/c++:编辑配置（JSON）”，添加linux的头文件，注意是绝对路径，内容如下："/home/water/imax/NXP/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/include", "/home/water/imax/NXP/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/arch/arm/include", "/home/water/imax/NXP/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/arch/arm/include/generated/"- 1
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(6) 编写MakefileARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNELDIR := /home/water/imax/NXP/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/ CURRENT_PATH := $(shell pwd) obj-m := beep.o KBUILD_CFLAGS += -fno-pie build: kernel_modules kernel_modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean- 1
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(7) 编译make- 1
编译成功如下：
出现一下错误，，新增：
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KBUILD_CFLAGS += -fno-pie- 1
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出现以下错误，需将kernel内核顶级目录的Makefile下修改下面句子：
路径：/home/water/imax/NXP/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/Makefile.
读者更具自己的kernel路径修改…
原：ARCH ?= $(SUBARCH) CROSS_COMPILE ?= $(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)- 1
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改：
ARCH ?= arm CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-- 1
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(8) 放到设备中挂载
在文件系统中新建文件夹，如下：mkdir -p /home/water/imax/nfs/buildrootfs/lib/modules/4.1.15+- 1
将前面编译的ko驱动文件放到4.1.15+目录
cp beep.ko /home/water/imax/nfs/buildrootfs/lib/modules/4.1.15+- 1
使用depmod命令提示下列错误：
原因：作者使用buildroot构建busybox时没有是能depmod，
解决方法：重新buildroot构建busybox使能depmod.
buildroot构建参考：＜Linux开发＞系统移植 -之-使用buildroot构建BusyBox根文件系统
进入buildroot目录下，运行：
sudo make busybox-menuconfig
重新编译：sudo make FORCE_UNSAFE_CONFIGURE=1- 1
替换原根文件系统：(记得先保留/root/water_soft/,否则会被删掉 之前开发的内容)
sudo rm -r buildrootfs mkdir buildrootfs cd buildrootfs cp ../../NXP/buildroot/buildroot-2020.05/output/images/rootfs.tar . tar -vxf rootfs.tar sudo rm rootfs.tar- 1
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重新运行
depmod
又发生错误，我们新建这个/lib/modules/4.1.15+目录即可：mkdir -p /libmodules/4.1.15+- 1
新曾的beep.ko文件需要放到/lib/modules/4.1.15+目录下，然后在/lib/modules/4.1.15+下在运行：depmod- 1
运行之后在同级目录下的 modules.dep文件会有文件记录，如下：
# cat modules.dep beep.ko:- 1
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挂载驱动：
modprobe beep.ko- 1
上述就是动态挂载的过程，正常挂载beep设备，并获取了对应的设备号等信息。3.2 beep驱动并入内核一起编译
由于kernel没有专门针对beep的驱动，那么我们讲究将beep设备放到led的驱动目录下吧。
新建文件：drivers/leds/beep-water.c
在beep-water.c输入以下内容：驱动内容与3.1节的驱动内容保持一致。- 1
3.3 添加makefile编译项
在drivers/leds/leds-water.c同级目录下找到Makefile文件，添加一下内容：
路径：drivers/leds/Makefile obj-$(CONFIG_BEEP_WATER) += beep-water.o- 1
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3.4 添加menuconfig选项
在3.3节中，我们把驱动添加进Kernel了，那怎么样才能编译这个驱动呢？我们添加的Makefile内容中有CONFIG_BEEP_WATER 这个宏，只要这个宏为true那么就会编译beep-water.o所对于的beep-water.c文件了。
在Kconfig文件末尾添加如下内容：路径：drivers/leds/Kconfig config BEEP_WATER tristate "beep support for water imax6ull board" help This option enables support for the imax water beep.- 1
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添加完上述内容保存后，就可以通过“
make menuconfig”来配置使用这个led驱动了。3.5 使用menuconfig配置驱动
在kernel跟目录运行“
make menuconfig”后，如下步骤配置；
(1) 选择 “Device Drivers —>”
(2) 选择 “LED Support —>”
(3) 选择 “beep Support for water imax6ull board —>”
选中之后按“Y”，在行前的尖括号里会出现*，表示编译进内核；然后用键盘左右键选择"Save",保存配置；保存的路径使用默认的路径，如下，然后OK即可。
配置完驱动编译，重新编译kernel，然后使用新的kernel启动。四、编写测试beep的app
在ubuntu下新建目录：/home/water/imax/soft/beep，并新建文件beep_water_app.c，然后输入一下内容：
#include "stdio.h" #include "unistd.h" #include "sys/types.h" #include "sys/stat.h" #include "fcntl.h" #include "stdlib.h" #include "string.h" /*************************************************************** * Copyright © onefu Co., Ltd. 2019-2023. All rights reserved. * 文件名 : beep_water_app.c * 作者 : water * 版本 : V1.0 * 描述 : beep 驱测试APP。 * 其他 : 使用方法：./beep_water_app /dev/beep <1>|<2> * argv[2] 0:关闭beep * argv[2] 1:打开beep * 日志 : 初版V1.0 2023/05/28 water创建 * ***************************************************************/ #define BEEPOFF 0 #define BEEPON 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; //fd: 文件描述符 用以对文件操作 retvalue:存放函数操作后的返回值 char *filename; //filename：文件名，有主函数参数传入赋值 unsigned char databuf[1]; //定义的buf，用来读写数据用 if(argc != 3){ //判断主函数传入的函数的参数的个数 printf("Error Usage!\r\n"); return -1; } filename = argv[1]; //获取第1个参数，存放的是文件的路径（即要操作的设备文件路径） fd = open(filename,O_RDWR); /*打开驱动文件*/ if(fd < 0){ printf("Can't open file %s\r\n",filename); /*打开失败，输出提示*/ return -1; } databuf[0] = atoi(argv[2]); /* 要执行的操作：打开或关闭 */ retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf)); /*向设备驱动写入数据*/ if(retvalue < 0){ printf("BEEP Control Failed!\r\n",filename); /*写入错误输出提示*/ } retvalue = close(fd); /*关闭文件*/ if(retvalue < 0){ printf("Can't close file %s\r\n",filename); /*关闭错误输出提示*/ return -1; } return 0; } //编译指令： arm-linux-gnueabihf-gcc beep_water_app.c -o beep_water_app- 1
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编译app:
arm-linux-gnueabihf-gcc beep_water_app.c -o beep_water_app- 1
五、运行测试
将编译生成的 beep_water_app 执行文件拷贝到文件系统的/root/water_soft/beep/目录下：
在Securecrt终端运行如下命令：
cd /root/water_soft/beep/ ./beep_water_app /dev/beep 1- 1
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运行之后，即可观看开发板beep状态为开。
如果是./beep_water_app /dev/beep 0则beep为关。
作者实际现象是正常开关的，读者可以自行测试自己的开发板。六、总结
我们结合pinctrl子系统和gpio子系统，完成了beep的驱动开发，开发beep蜂鸣器的驱动，其原理与led是一样的，都是通过控制gpio引脚输出高低电平来控制设备的。
先通过控制简单的led、beep等设备，熟悉掌握pinctrl子系统和gpio子系统，后面我们在深入开发比较复杂的驱动。
一步一脚印，法路自然成。
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