Linux中加入led驱动及测试程序详解

2013年06月08日 10:06    forlinx2013
关键词: linux

51单片机我们在大学都学过,51也是我们一个嵌入式接触的第一个处理器,它的结构不算复杂。我们学习51单片机,我们可以清楚的说出51单片机中的资源,累加器AB,程序状态寄存器,程序计数器,6个中断源,r0-r7工作寄存器等等,其实arm处理器也可以说是一个单片机,只不过它的速度更快,寄存器更多了些,位数多了些(32位),分了几种工作模式,指令多了些等等,不过只要我们有51的学习经验,学习arm并不是很困难的事情。

不过我们学习arm不能在像学习51单片机那样,希望把所有的东西都知道,弄清楚里面的结构,这个是不可能的,也是完全没有必要的。我们学习arm处理器要学习与应用相关的部分。官方给出的芯片手册是一个工具,而不是教材,我们没有哪个工程师能够把那个一千多页的文档从头到尾的看一遍,三星在写手册的时候也有偷工减料的地方,比如6410的有些部分就是直接拿2440的手册中的。我们用到哪一部分,我们再去查相应的部分就可以了。Arm芯片手册中关于芯片的结构和相关的使用说明说的很详细,以前写过关于裸机LED的小程序,那个小程序只是一个简单的GPIO的操作,不过对于刚入门的初学者来说,这个小程序能让我们大概的了解arm芯片。还有那个led的程序运行是有前提的,arm运行之前要先初始化,上次我们直接是在启动uboot启动后运行的我们的led程序,uboot把做了初始化的工作。

学习arm和学习51系列的基本内容相同,arm的基本内容主要包括中断响应过程,arm指令集,存储器结构和汇编语言的程序结构,并没有比51更多多的内容,从这几方面去学习arm,我们会发现学习arm并不是很困难的事。我们不要把arm想的太复杂,太神秘,就像我们没有接触单片机之前,我们并不知道什么是单片机,也不知道单片机能做什么,当我们学完之后,我们感觉其实也没什么难的。Arm也是一样的,我建议初学者买本关于arm入门的书,从头看一遍有个系统的掌握。我给大家推荐一本《从51ARM—32位嵌入式系统入门》北京航空航天大学出版社出版的。这本书是我在大学的时候接触到的第一本arm的书,这本书讲的很基础,引领我们从51过渡到ARM,很多的地方都是讲51ARM的对比,让我们看完之后,感觉arm就是一个“超级”的51。建议关于汇编的指令部分先可以不看,因为那个很长,也不好记,而且日后工作也不怎么用。只有我们在移植与CPU直接打交道的时候才用的着。

先看一下百度百科是怎么定义操作系统的,操作系统(Operating System,简称OS)是管理电脑硬件与软件资源的程序,同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统是控制其他程序运行,管理系统资源并为用户提供操作界面的系统软件的集合。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。如果我们想学操作系统,关于操作系统很多我前辈都推荐我们先学ucos,可以说麻雀虽小五脏俱全,代码量少,不过里面的基本的机制还是都有的。

我们没有必要学习arm中的详细的结构,我们大概了解arm的体系结构就可以了,就像学习51的时候用C语言编程,也不知道是怎么生成的二进制可执行的文件的。我们想玩操作系统也可不太关心arm结构,编译器会帮助我们完成这个复杂的工作。

操作系统一定意义上也可以看作是一个软件,只不过这个软件管理我们的资源,调度任务,管理内存,管理中断等。Linux是一个多任务,多用户的一个网络操作系统,一台linux机器可以同时运行不同用户的多个任务,一个cpu怎么来实现呢?我们可以听歌的同时也可以浏览网页,而另一个人可能也在通过网络登录这台机器做着自己的开发工作。这就是操作系统要做的。把每个任务分成时间片,轮换着让cpu去执行,只不过这个速度太快了,以至于我们认为我们的任务同时在运行。我们可以把linux想成是一个“大管家”,管理着资源任务。初学者先不要想linux内部究竟是怎么管理的,内部是怎么样的结构,也不要一开始就拿一本linux内核详解来看,整天翻着天书,看不到100页就看不下去了。由浅入深,从简单到复杂,慢慢的我们就会知道什么是linux了,时机到了,不用怎么去看就已经很明了了。

学习嵌入式linux编程,我们接触到的大多是linux设备驱动程序的编程。说了半天没有头绪的东西,还是来点实际的东西。今天我就给大家简单的分析一下飞凌的led驱动程序,有了我们前面led的裸机的程序的基础,这个led的驱动也就简单多了。

大家最好是看一下linux设备驱动程序一书的前六章,这样不会对linux中的led中的一些函数太陌生。首先要对linux的字符设备驱动框架有一个大概的了解。

打开linux的源码目录,找到drivers/char/s3c6410-led.c

图片1.png

打开看一下源码,飞凌的这个led驱动程序可以运行,不过不太好,我改了一个小地方,我也看了友善的led的程序,两者如出一辙,不知道是谁copy谁的。大家有兴趣的可以看一下,ioctl中的switch语句,已经有了switch为什么还要在里面用if语句呢,看来高手也有犯小错误的时候。主要起控制led灯亮灭的是这个函数。

static long s3c6410_leds_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)//控制函数

{

        if (arg > 4){//因为只有四个led灯,如果大于四就返回一个错误

                 return -EINVAL;

        }

        switch(cmd) {              //根据命令来设置亮灭

                unsigned tmp;

                tmp = readl(S3C64XX_GPMDAT);

        case 0:                                                //打开

                tmp &= (~(1<<arg));

                break;

        case 1:                                                        //关闭

                tmp |= (1<<arg);

                break;


        default:

                return -EINVAL;

                writel(tmp,S3C64XX_GPMDAT);//数据写回寄存器

                printk (DEVICE_NAME": %d %d\n", arg, cmd);

                return 0;

        }

}

代码中有简单的注释,这里就不多说,我们怎么来测试我们的驱动可以用了呢?

我们写一个测试程序来看一下。

写一个流水灯吧,源码发给大家。

linux下编译执行

图片2.png

就可以生成ledtest,注意如果把arm-linux-gcc的路径加到PATH环境变量中去,否则会出现找到不命令的错误。

ledtest通过串口发到开发板中,因为没有执行权限,先运行chmod 777 ledtest

然后再./ledtest

图片3.png

就可以看到流水灯闪动了。

图片4.jpg

由于闪动的有点快,手机拍下来显示成两个亮了。其实是闪动的。

还有再给大家说一下怎么来把led驱动加到内核中呢,linux的编译用的是makefile管理的,初学者对于makefile的基本结构要知道一些,不用把整个makefile的文档都看一遍,但也要把知道大概,  makefile的格式规则是这样的

target : prerequisites  

            command

我们打开char目录下的makefie看一下,

图片5.png

这一行是把led的驱动加入内核的关键,而我们在编译的时候要配置是加入内核还是编译成模块呢,我们运行make menuconfig的时候是怎么出现的配置的呢?这个要看我们的Kconfig文件

图片6.png

这个里面的FORLINX6410_LEDS和前面的Makefile中的文件

图片8.png

只差了一个前缀,这个就是我们在make menuconfig 的时候的配置选项。

进入到Device DriversàCharacter devices找到LedS driver forlinx6410

图片7.png

我们选上这一项就是编译进内核,如果是M,就是要编译成模块,可以动态加载,如果是空就是不编译。Make menuconfig的时候就是如何剪裁操作系统了,我们可以把不需要的或者没有必要的驱动不选上,重新编译,就可以得到自己剪裁过的内核了

驱动大体就是这样加入到内核的。不过这只是个简单的驱动,复杂的驱动也有点复杂,这里不介绍。

移植内核的过程有点复杂,不可能一两句说的清楚,大体的步骤就是先移植与arm体系结构相关的部分,先让linux在平台上跑起来,先移植nand驱动和串口驱动,这样我们可以从串口查看调试信息,以便我们进行其它驱动的移植,然后再移植各个相关的驱动。与6410相关的内核代码在源代码的arch/arm/mach-s3c64xx/文件夹下。驱动的设备驱动都在drivers目录下,char目录下是字符设备驱动,block目录下是块设备驱动程序等等,我们只要一看名字应该都知道大概是什么驱动。我们初学者大多接触的是字符设备驱动。

对于初学者不要有太多的忧虑,不要想我不是这个专业的,很多都不会,本人大学学的是电子信息工程,和嵌入式也没有太大的关系,操作系统不懂,arm结构不明白,我们可以慢慢学,没有谁一下子就把能把操作系统或者是arm说清楚的,我们多接触,一天会一点,不会想一口吃个胖子,嵌入式讲内功的,其实前边我和大家说,这个可以不用全会,那个不必全知道,是个让大家不至于一学嵌入式就被困难吓回去的做法,我是想让大家在尽短的时间内了解嵌入式的全貌,知识还是越多越好的。

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