[ARM应用]LED设备驱动实例

通过一个最简单的LED驱动实例来展示字符设备驱动程序设计，开发及测试的整个过程。

1.实验目的

（1）了解LED原理及其与S3C2410的接口电路设计。

（2）了解S3C2410芯片的I/O端口配置方法。

（3）通过S3C2410芯片的GPF4端口控制板上D1的亮灭。

（4）掌握LED驱动的编写及测试过程，进而熟悉开发简单字符设备驱动的方法。

2.实验原理

2.1 S3C2410的GPIO概述

打开S3C2410的数据手册，看看它的I/O端口，共有117只多功能输入/输出端口，它们分别为：

GPA口：23只输出口

GPB口：11只输入/输出口

GPC口：16只输入/输出口

GPD口：16只输入/输出口

GPE口：16只输入/输出口

GPF口：8只输入/输出口

GPG口：16只输入/输出口

GPH口：11只输入/输出口

每组端口都有复用的功能，例如作为输入口或输出口，还可以定义为中断触发功能，我们可以通过配置这些端口的控制寄存器来满足不同系统和设计的需要，下面马上就会说到如何配置端口控制寄存器，数据寄存器等。在运行主程序之前，必须先对每一个用到的引脚的功能进行设置。如果某些引脚的复用功能没有使用，那么可以先将该引脚设置为I/O口。

2.2 GPIO对应的特殊功能寄存器

?端口控制寄存器（GPFCON）

在S3C2410中，大多数的引脚都是复用的。因此，需要通过控制寄存器来配置每个I/O引脚的功能。如果GPF0～GPF7和GPG0～GPG7用做断电模式下的唤醒信号，这些端口必须配置成中断模式。

下表是GPFCON寄存器的配置说明：GPFCON中每两位对应一个端口，每个端口可以配置三种功能。如果某个端口所对应的两位配成00，则该端口作为输入，01为输出，10为外部中断功能，11保留。

GPFCON

BIT

描述

GPF7

[15:14]

00：Input，01：Output，10：EINT7，11：Reserved

GPF6

[13:12]

00：Input，01：Output，10：EINT6，11：Reserved

GPF5

[11:10]

00：Input，01：Output，10：EINT5，11：Reserved

GPF4

[9:8]

00：Input，01：Output，10：EINT4，11：Reserved

GPF3

[7:6]

00：Input，01：Output，10：EINT3，11：Reserved

GPF2

[5:4]

00：Input，01：Output，10：EINT2，11：Reserved

GPF1

[3:2]

00：Input，01：Output，10：EINT1，11：Reserved

GPF0

[1:0]

00：Input，01：Output，10：EINT0，11：Reserved

表2.1GPF端口控制寄存器

GPA,GPB等端口都有相应的控制寄存器，它们的配置说明也类似GPF。你在开发过程中用到这些端口的时候，可以参考s3c2410的数据手册。

?端口数据寄存器（GPFDAT）

如果端口被配置成输出口，那么输出数据可以写入GPnDAT相应的位；如果端口定义为输入口，那么输入数据可以从GPnDAT相应的位读入。如果端口定义为功能引脚（如外部中断），从该寄存器中读出来的值是未定义的。

GPFDAT

BIT

描述

GPFDAT [7:0]

[7:0]

When the port is configured as input port,data from externel sources can be read to the corresponding pin.When the port is configured as output port,data written in this register canbe sent to the corresponding pin.When the port is configured as functional pin,undefined value will be read.

表2.2GPF端口数据寄存器

?端口上拉寄存器（GPFUP）

当GPF口作为输入口时，还可以设置内部上拉电阻，其定义如表2.2.3所示。端口上拉寄存器控制每个端口的上拉电阻的使能和关闭。当相应位为“0”时，上拉电阻使能，当相应位为“1”时，上拉电阻关闭。

GPFUP

BIT

描述

GPFUP [7:0]

[7:0]

0：the pull-up function attached to the corresponding port pin is enabled.

1：the pull-up function is disabled.

表2.2.3GPF端口上拉寄存器

3.实验任务

本实验的最终目的是实现S3C2410平台上的LED驱动。包含以下几个任务：

（1）编写LED设备驱动程序，驱动程序中手动定义设备名称及主设备号，这个设备号必须是系统尚未使用的设备号，这里暂用212，你也可以尝试用别的数字。当然最好的方法是动态分配设备号，如果使用这种方法，在/dev目录下为LED设备建立设备节点的时候，需要先从/proc/devices文件中获取该设备的主设备号。在驱动程序中还要实现与LED相应的I/O配置，以及读写设备的接口函数等。

（2）将驱动编译成模块，并实现模块的加载及卸载。

（3）编写驱动的测试程序，在程序中实现打开LED设备，控制LED设备一亮一灭，关闭LED设备等。

4.实验步骤

以下操作都在nfs文件系统目录（/home/kernel/rootfs/rootfs）下进行,因此先执行如下命令。

cd /home/kernel/rootfs/rootfs

（1）编写led.c文件

建立led目录：

mkdir usr/led

进入led目录，在该目录下建立两个子目录driver和test，前者用来存放驱动程序，后者用来存放驱动测试程序：

cd usr/led

mkdir driver test

进入驱动程序目录，建立设备驱动文件led.c：

cd driver

vi led.c

LED驱动程序如下led.c所示：

//*****************************头文件********************************

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

//***********************定义设备结构体及相关宏***************************

#define DEVICE_NAME"led"//定义设备名

#define DEVICE_MAJOR212//手动定义LED设备的主设备号为212

static int led_major = DEVICE_MAJOR ;

#define LED1S3C2410_GPF4//定义LED1对应S3C2410的GPF4端口

#define LED1_OUTPS3C2410_GPF4_OUTP

#define LED_ON0//给端口低电平（0）时，LED亮

#define LED_OFF1//给端口高电平（1）时，LED灭

//定义LED设备结构体

struct s3c2410_led_dev

{

struct cdev cdev;//LED设备对应一个字符设备结构体

int status;//LED状态标识，0代表灭，1代表亮

};

static struct s3c2410_led_dev dev;

//*****************************函数声明********************************

void s3c2410_led_InitIO(void);//初始化IO端口的函数

//*****************************函数定义********************************

/*

======================================================================

s3c2410_led _InitIO()

描述:初始化IO端口

参数:无

返回值:无

======================================================================

*/

void s3c2410_led_InitIO(void)

{

int i;

//配置LED对应的端口为输出

s3c2410_gpio_cfgpin(LED1, LED1_OUTP);

//配置LED初始为熄灭状态

s3c2410_gpio_setpin(LED1, LED_OFF);

}

/*

======================================================================

s3c2410_led_open()

描述:打开设备

参数:

返回值: 0

======================================================================

*/

static int s3c2410_led_open(struct inode *inode,struct file *filp)

{

return 0;

}

/*

======================================================================

s3c2410_led_release()

描述:注销设备

参数:

返回值: 0

======================================================================

*/

static int s3c2410_led_release(struct inode *inode,struct file *filp)

{

return 0;

}

/*

======================================================================

s3c2410_led_ioctl()

描述:IO控制函数，通过LED_ON和LED_OFF命令控制LED的亮灭

参数:cmd:用户控制命令，包括LED_ON和LED_OFF

返回值:0

======================================================================

*/

static int s3c2410_led_ioctl(struct inode *inode,struct file *filp,

unsigned int cmd,unsigned long arg)

{

switch(cmd) {

case LED_ON:

s3c2410_gpio_setpin(LED1, LED_ON);

dev.status = 1;

break;

case LED_OFF:

s3c2410_gpio_setpin(LED1, LED_OFF);

dev.status = 0;

break;

default:

return -EINVAL;

}

return 0;

}

/*

======================================================================

s3c2410_led_read()

描述:读函数，读取LED的状态

参数 : buffer: 用来存储读取的LED状态;