使用pinctrl和gpio子系统实现LED灯驱动

前边已经学了两种点灯，本质依然还是通过配置寄存器；在学习STM32的时候除了学习配置一下寄存器，基本都是使用库来开发，那么在i.MX6ULL还使用寄存器开发明显是不太适合，那么i.MX6ULL有更方便的开发呢，这篇就来学习一下使用 pinctrl 和 gpio 子系统来完成 LED 灯驱动。

|修改设备树文件

添加 pinctrl 节点

开发板上的 LED 灯使用了 GPIO1_IO04这个 PIN，打开 imx6ull-14x14-evk.dts，在 iomuxc 节点的 imx6ul-evk 子节点下创建一个名为“pinctrl_led”的子节点，节点内容如下所示：

/* 添加的 */
pinctrl_led: ledgrp { 
  fsl,pins = < 
    MX6UL_PAD_GPIO1_IO04__GPIO1_IO04 0x10B0 /* LED0 */
  >;
};

MX6UL_PAD_GPIO1_IO04__GPIO1_IO04 表示将该io复用为GPIO。

0x10b0 表示对PAD寄存器的配置值，具体含义为如下：

/*寄存器SW_PAD_SNVS_TAMPER3设置IO属性
*bit 16:0 HYS关闭
*bit [15:14]: 00 默认下拉
*bit [13]: 0 kepper功能
*bit [12]: 1 pull/keeper使能
*bit [11]: 0 关闭开路输出
*bit [7:6]: 10 速度100Mhz
*bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
*bit [0]: 0 低转换率
*/

图示：

添加 LED 设备节点

在根节点“/”下创建 LED 灯节点，节点名为“gpioled”，节点内容如下：

gpioled { 
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;
    compatible = "atkalpha-gpioled";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
    led-gpio = <&gpio1 4 GPIO_ACTIVE_LOW>;
status="okay";
};

pinctrl-0 属性设置 LED 灯所使用的 PIN 对应的 pinctrl 节点。

led-gpio 属性指定了 LED 灯所使用的 GPIO，在这里就是 GPIO1 的 IO04，低电平有效。稍后编写驱动程序的时候会获取 led-gpio 属性的内容来得到 GPIO 编号，因为 gpio 子系统的 API 操作函数需要 GPIO 编号。

图示：

检查 PIN 是否被其他外设使用

这一点非常重要！！！

很多初次接触设备树的驱动开发人员很容易因为这个小问题栽了大跟头！因为所使用的设备树基本都是在半导体厂商提供的设备树文件基础上修改而来的，而半导体厂商提供的设备树是根据自己官方开发板编写的，很多 PIN 的配置和实际所使用的开发板不一样。

比如 A 这个引脚在官方开发板接的是 I2C 的 SDA，而实际所使用的硬件可能将 A 这个引脚接到了其他的外设，比如 LED 灯上，接不同的外设，A 这个引脚的配置就不同。一个引脚一次只能实现一个功能，如果 A 引脚在设备树中配置为了 I2C 的 SDA 信号，那么 A 引脚就不能再配置为 GPIO，否则的话驱动程序在申请 GPIO 的时候就会失败。检查 PIN 有没有被其他外设使用包括两个方面：

①、检查 pinctrl 设置。

②、如果这个 PIN 配置为 GPIO 的话，检查这个 GPIO 有没有被别的外设使用。

因为本章实验将 GPIO1_IO04这个 PIN 配置为了 GPIO，所以还需要查找一下有没有其他的外设使用了 GPIO1_IO04，在 可能使用到的设备树中搜索“gpio1 4”，看看是否被其他外设使用到：

编译设备树和复制文件

编译没有问题：

复制文件：

|编译驱动程序

复制一份新字符驱动，对应改下名称：

简单提前了解：使用pinctrl 和 gpio 子系统来完成 LED 灯驱动最明显的变化就是不同操作寄存器，也就不用对物理地址映射成虚拟地址。完整的代码如下：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


/* 添加头文件 */
#include 
#include 
#include 
#include 


#define CHRDEVBASE_CNT      1    /* 设备号个数 */
#define CHRDEVBASE_NAME   "chrdevbase"  /* 名字 */


#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 */


/* chrdevbase 设备结构体 */
struct newchr_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 led_gpio; /* led 所使用的 GPIO 编号 */
};


struct newchr_dev chrdevbase;/* 自定义字符设备 */


/*
* @description : LED 硬件初始化
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int led_hal_init(void)
{
  int ret = 0;


  /* 设置 LED 所使用的 GPIO */
  /* 1、获取设备节点：gpioled */
  chrdevbase.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");
  if(chrdevbase.nd == NULL) {
    printk("chrdevbase node cant not found!
");
    return -EINVAL;
  } else {
    printk("chrdevbase node has been found!
");
  }


  /* 2、 获取设备树中的 gpio 属性，得到 LED 所使用的 LED 编号 */
  chrdevbase.led_gpio = of_get_named_gpio(chrdevbase.nd, "led-gpio", 0);
  if(chrdevbase.led_gpio < 0) {
    printk("can't get led-gpio");
    return -EINVAL;
  }
  printk("led-gpio num = %d
", chrdevbase.led_gpio);


  /* 3、设置 GPIO1_IO03 为输出，并且输出高电平，默认关闭 LED 灯 */
  ret = gpio_direction_output(chrdevbase.led_gpio, 1);
  if(ret < 0) {
    printk("can't set gpio!
");
  }


  return 0;
}


/*
 * @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 chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]chrdevbase open!
");
  filp->private_data = &chrdevbase; /* 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 chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  printk("chrdevbase read!
");
  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 chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
  int retvalue = 0;
  char writebuf[1];
  struct newchr_dev *dev = filp->private_data;


  /* 接收用户空间传递给内核的数据并且打印出来 */
  retvalue = copy_from_user(writebuf, buf, cnt);
  printk("[BSP]kernel recevdata data:%d!
",writebuf[0]);


  if(writebuf[0] == LEDON) { 
    gpio_set_value(dev->led_gpio, 0); /* 打开 LED 灯 */
  } else if(writebuf[0] == LEDOFF) {
    gpio_set_value(dev->led_gpio, 1); /* 关闭 LED 灯 */
  }


  // printk("chrdevbase write!
");
  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 chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  printk("[BSP]release!
");
  return 0;
}


/*
 * 设备操作函数结构体
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,  
  .open = chrdevbase_open,
  .read = chrdevbase_read,
  .write = chrdevbase_write,
  .release = chrdevbase_release,
};


/*
 * @description  : 驱动入口函数 
 * @param     : 无
 * @return     : 0 成功;其他 失败
 */
static int __init chrdevbase_init(void)
{
  /* 初始化硬件 */
  led_hal_init();


  /* 注册字符设备驱动 */
  /* 1、创建设备号 */
  if (chrdevbase.major) { /* 定义了设备号 */
    chrdevbase.devid = MKDEV(chrdevbase.major, 0);
    register_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT, CHRDEVBASE_NAME);
  } else { /* 没有定义设备号 */
    alloc_chrdev_region(&chrdevbase.devid, 0, CHRDEVBASE_CNT,CHRDEVBASE_NAME); /* 申请设备号 */
    chrdevbase.major = MAJOR(chrdevbase.devid); /* 获取主设备号 */
    chrdevbase.minor = MINOR(chrdevbase.devid); /* 获取次设备号 */
  }
  printk("newcheled major=%d,minor=%d
",chrdevbase.major,chrdevbase.minor);


  /* 2、初始化 cdev */
  chrdevbase.cdev.owner = THIS_MODULE;
  cdev_init(&chrdevbase.cdev, &chrdevbase_fops);


  /* 3、添加一个 cdev */
  cdev_add(&chrdevbase.cdev, chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);


  /* 4、创建类 */
  chrdevbase.class = class_create(THIS_MODULE, CHRDEVBASE_NAME);
  if (IS_ERR(chrdevbase.class)) {
    return PTR_ERR(chrdevbase.class);
  }


  /* 5、创建设备 */
  chrdevbase.device = device_create(chrdevbase.class, NULL,chrdevbase.devid, NULL, CHRDEVBASE_NAME);
  if (IS_ERR(chrdevbase.device)) {
    return PTR_ERR(chrdevbase.device);
  }


  return 0;
}


/*
 * @description  : 驱动出口函数
 * @param     : 无
 * @return     : 无
 */
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
  /* 注销字符设备 */
  cdev_del(&chrdevbase.cdev);/* 删除 cdev */
  unregister_chrdev_region(chrdevbase.devid, CHRDEVBASE_CNT);/* 注销设备号 */


  device_destroy(chrdevbase.class, chrdevbase.devid);/* 销毁设备 */
  class_destroy(chrdevbase.class);/* 销毁类 */


  printk("[BSP]chrdevbase exit!
");
}


/* 
 * 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 
 */
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);


/* 
 * LICENSE和作者信息
 */
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

编译驱动：

复制驱动到对应位置：

| 观察效果

1、观察设备树节点

2、加载驱动

depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe gpioled.ko //加载驱动

3、操作GPIO

使用pinctrl 和 gpio 子系统可以很方便对GPIO进行操作，可以不去查寄存器的地址也能实现，提高了程序员对底层驱动开发的效率。

审核编辑：汤梓红