Linux下的點燈實驗（暫存器）

阿新 • • 發佈：2021-12-23

1. 地址對映

裸機就是直接操作暫存器
Linux下也可以直接操作暫存器，但是不能直接對暫存器的實體地址進行操作，因為linux會使能MMU。
在使用時，必須找到實體地址的虛擬地址

#define ioremap(cookie,size) __arm_ioremap((cookie), (size), MT_DEVICE)
void __iomem * __arm_ioremap(phys_addr_t phys_addr, size_t size, unsigned int mtype) 
{ 
	return arch_ioremap_caller(phys_addr, size, mtype,__builtin_return_address(0));
}

獲得虛擬地址的函式，第一個引數是實體地址起始地址，第二個引數是大小，不僅可以地址轉換，也可以記憶體塊的地址轉換。
比如ioremap(0x010100101, 10), 返回的是虛擬地址的起始地址
解除安裝地址的時候，使用iounmap函式。

2. 程式碼

led.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>

#define LED_MAJOR             200 //主裝置號
#define LED_NAME              "led"

/* 暫存器的實體地址 */
#define CCM_CCGR1_BASE         (0X020C406C) 
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE (0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE          (0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE        (0X0209C004)

/* 地址對映後的虛擬地址指標 */ //iomem是虛擬地址的型別
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;

#define LEDOFF      0   /* 關燈 */
#define LEDON       1   /* 開燈 */

/* LED燈開啟或者關閉 */
static void led_switch(u8 sta)
{
    u32 val = 0;

    if(sta == LEDON){
        val = readl(GPIO1_DR);
        val &= ~(1 << 3); 
        writel(val, GPIO1_DR);
    } else if(sta == LEDOFF) {
        val = readl(GPIO1_DR);
        val |= (1 << 3); 
        writel(val, GPIO1_DR);
    }
}

static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    return 0;
}

static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    return 0;
}

static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf,
                         size_t count, loff_t *ppos)
{
    int retValue;
    unsigned char dataBuf[1]; /* 1表示1位，開燈關燈 */

    retValue = copy_from_user(dataBuf, buf, count);
    if(retValue < 0){
        printk("kernel write failed! \r\n");
        return -EFAULT;
    }

    /* 判斷開燈還是關燈 */
    led_switch(dataBuf[0]);

    return 0;
}

/* 字元裝置操作集合 */
static const struct file_operations led_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = led_open,
    .release = led_release,
    .write = led_write,
};

/* 入口函式 */
static int __init led_init(void)
{
    int ret = 0;
    unsigned int val = 0;
    /* 初始化LED燈 */
    /* 1.地址對映 */
    IMX6U_CCM_CCGR1   = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);
    SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);
    SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);
    GPIO1_DR          = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);
    GPIO1_GDIR        = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);

    /* 2.初始化 */
    val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
    val &= ~(3 << 26);                  /* 先清楚以前的bit26  27 */
    val |= 3 << 26;                     /* 26 27 置1 */
    writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);

    /* 3、設定 GPIO1_IO03 的複用功能，將其複用為
    * GPIO1_IO03，最後設定 IO 屬性。
    */
    writel(0x5, SW_MUX_GPIO1_IO03);     /* 設定複用 */
    writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);  /* 設定電氣屬性 */

    /* 4、設定 GPIO1_IO03 為輸出功能 */
    val = readl(GPIO1_GDIR);
    val &= ~(1 << 3);                  
    val |= 1 << 3;                    
    writel(val, GPIO1_GDIR);

    /* 5、預設開啟 LED */
    val = readl(GPIO1_DR);
    val &= ~(1 << 3); 
    writel(val, GPIO1_DR);

    /* 6.註冊裝置驅動 */
    ret = register_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME, &led_fops);
    if(ret < 0)
    {
        printk("register chrdev failed! \r\n");
        return -EIO; //ERROR IO的意思，負數是一般錯誤都是負數
    }
    printk("led module init \r\n");
    return 0;
}

/* 出口函式 */
static void __exit led_exit(void)
{
    /* 解除安裝之前記得關燈 */
    unsigned int val = 0;
    val = readl(GPIO1_DR);
    val |= (1 << 3); 
    writel(val, GPIO1_DR);

    /* 解除安裝虛擬地址 */
    iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
    iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
    iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
    iounmap(GPIO1_DR);
    iounmap(GPIO1_GDIR);

    unregister_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME);
    printk("led module exit \r\n");
}
/* 註冊驅動的載入和解除安裝 */
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Shao Zheming");

ledApp.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

/* 
 * argc: 應用程式引數個數
 * argv[]: 引數是什麼，具體的引數，說明引數是字串的形式
 * .chrdevbaseApp <filename> <0:1> 0表示關燈，1表示開燈
 * .chrdevbaseApp /dev/led 0 關燈
 * .chrdevbaseApp /dev/led 1 開燈
 * */

#define LEDOFF      0   /* 關燈 */
#define LEDON       1   /* 開燈 */

int main(int argc, char *argv[])
{
    if(argc != 3)
    {
        printf("Error Usage!\r\n");
        return -1;
    }
    
    char *filename;
    int fd, retValue;
    unsigned char dataBuf[1];

    filename = argv[1];
    fd = open(filename, O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("file %s open failed! \r\n", filename);
        return -1;
    }

    dataBuf[0] = atoi(argv[2]);
    retValue = write(fd, dataBuf, sizeof(dataBuf));
    if(retValue < 0){
        printf("Led Control Failed \r\n");
        close(fd);
        return -1;
    }
    close(fd);
    return 0;
}