4.树莓派IO口驱动

树莓派4b的基地址为0xfe00 0000，因此基地址加上偏移地址得到物理地址为0xfe20 000
而树莓派3b的基地址为0x3f00 0000，此处容易混淆

操作I/O口输入、输出0和输入、输出1，根据芯片手册，需要操作三个寄存器
功能选择寄存器：GPFSEL0 选择I/O口及I/O口功能
输出设置寄存器：GPSET0 选择I/O口输出1
输出清除寄存器：GPCLR0 选择I/O口输出0

功能选择寄存器（GPFSELn）
由芯片手册得知，GPFSELn （n= 0时控制引脚0_{9，n=1时控制引脚10}19，以此类推）为功能选择寄存器，功能选择寄存器用于定义通用 I/O 引脚的操作，有32位，每3位为1一组进行配置一个引脚，如果想要配置引脚4为输出，则应该让GPFSELn = 为GPFSEL0且配置bit 14-12 为001，其他位保持不变。

输出设置寄存器（GPSETn）
由芯片手册得知，GPFSETn （n= 0时控制引脚0_{31，n=1时控制引脚32}57）为输出设置寄存器，输出设置寄存器用于定义通用 I/O 引脚的操作，有32位，每1位配置一个引脚，如果想要配置引脚4输出1，则应该让GPFSETn = 为GPFSET0且配置bit 4为1，其他位保持不变。

输出清除寄存器（GPCLRn）
由芯片手册得知，GPCLRn （n= 0时控制引脚0_{31，n=1时控制引脚32}57）为输出设置寄存器，输出设置寄存器用于定义通用 I/O 引脚的操作，有32位，每1位配置一个引脚，如果想要配置引脚4输出1，则应该让GPCLRn = 为GPCLR0且配置bit 4为1，其他位保持不变。

volatile关键字
防止寄存器变量被编译器优化，要求每次直接从寄存器读值

上层代码

#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
        int fd;
        int cmd;
        int data;
        fd = open("/dev/pin4",O_RDWR);
        if(fd < 0)
        {
                printf("open failed\n");

        }else{
                printf("open success\n");
        }
        printf("please input cmd:1/0\n1:set pin4 high\n0:set pin4 low\n");
        scanf("%d",&cmd);
        if(cmd == 1)
        {
                data = 1;
        }
        else
        {
                data = 0;
        }
        printf("data = %d\n",data);

        fd = write(fd,&data,4);

        return 0;
}  
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34

完整驱动代码

#include 		 //file_operations声明
#include     //module_init  module_exit声明
#include       //__init  __exit 宏定义声明
#include 	 //class  devise声明
#include    //copy_from_user 的头文件
#include      //设备号  dev_t 类型声明
#include           //ioremap iounmap的头文件


static struct class *pin4_class;
static struct device *pin4_class_dev;

static dev_t devno;                //设备号
static int major =231;  		   //主设备号
static int minor =0;			   //次设备号
static char *module_name="pin4";   //模块名

volatile unsigned int* GPFSEL0 = NULL;
volatile unsigned int* GPSET0  = NULL;
volatile unsigned int* GPCLR0  = NULL;


static int pin4_read (struct file *file,char __user *buf,size_t size,loff_t *ppos)
{


    printk("pin4_read\n");  //内核的打印函数，和pintf类似
    return 0;
}

//led_open函数
static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)
{
    printk("pin4_open\n");  //内核的打印函数和printf类似

    //配置pin4输出模式

    *GPFSEL0 &= ~(0x06 << 12); //按位与    0 & 0= 0 ，0 & 1= 0，1 & 0= 0， 1 & 1= 1
                                //xxxxxxxxxx14 13 12xxxxxxxxx,001取反110，等于6 ；(12 << 0x06)左移12位
                                //           0 0  1
                                //为了不影响其他io口，将其取反再&
                                //
    *GPFSEL0 |= (0x06 << 12);   //按位或   0 | 0= 0 ,  1 | 0= 1  ， 0 | 1= 1  ,  1 | 1= 1
                                //将某位置1，为了不影响其他位的情况下
    return 0;
}

//led_write函数
static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{

    int usercmd;
    printk("pin4_write\n");
    //获取上层write函数的值
    copy_from_user(&usercmd,buf,count);
    //配置pin4输出高低电平
    if(usercmd == 1)
    {
        printk("set 1\n");
        *GPSET0 |= (0x01 << 4);

    }
    else if (usercmd == 0)
    {
        printk("set 0\n");/* code */
        *GPCLR0 |= (0x01 << 4);
    }
    else
    {
        printk("no\n");
    }
    return 0;
}

static struct file_operations pin4_fops = {

    .owner = THIS_MODULE,
    .open  = pin4_open,
    .write = pin4_write,
    .read  = pin4_read,
};

int __init pin4_drv_init(void)  //真实驱动程序入口
{

    int ret;
    devno = MKDEV(major,minor);  //创建设备号
    ret   = register_chrdev(major, module_name,&pin4_fops);  //注册驱动  告诉内核，把这个驱动加入到内核驱动的链表中

    pin4_class=class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo"); //让代码在dev自动生成设备
    pin4_class_dev =device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);  //创建设备文件


    /*对寄存器进行配置*/
    GPFSEL0 = (volatile unsigned int*)ioremap(0xfe200000,4); //需要用ioremap(物理地址,映射到多少个字节)把实际地址转换成虚拟地址才有用，因为是操作mmu，虚拟内存管理;
    GPSET0  = (volatile unsigned int*)ioremap(0xfe20001c,4);
    GPCLR0  = (volatile unsigned int*)ioremap(0xfe200028,4);


    return 0;
}

void __exit pin4_drv_exit(void)
{
    iounmap(GPFSEL0);   //解除映射关系
    iounmap(GPSET0);
    iounmap(GPCLR0);
    device_destroy(pin4_class,devno);
    class_destroy(pin4_class);
    unregister_chrdev(major, module_name);  //卸载驱动

}

module_init(pin4_drv_init);  //入口，内核加载该驱动的时候，这个宏会被调用
module_exit(pin4_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117

测试结果：
打开成功

dmesg查看内核打印信息

查看pin4的状态，可看出已设置成输出模式，低电平状态

查看pin4的状态，可看出已设置成输出模式，高电平状态

驱动代码测试完毕