使用IO内存控制硬件点亮LED灯.doc

Linux中控制GPIO点亮LED的方法有好几种。一种是使用内核提供的专门用来控制GPIO的函数来点亮LED，如：s3c2410_gpio_cfgpin(led_tablei, led_cfg_tablei); s3c2410_gpio_setpin(led_tablei, 0);一种是通过IO内存获取硬件地址从而控制GPIO来点亮LED，如：void *ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size);void ioumap(void *addr);这里主要介绍第二种点亮LED方式。1. 理论支撑1.1 IO内存分配和映射1.1.1在使用IO内存之前首先分配IO内存区域。分配和撤销IO内存区域使用的函数如下： #include struct resource *request_mem_region(unsigned long start,unsigned long len,char *name);参数说明：start 分配内存起始地址 len 分配内存长度 返回 成功非NULL，否则返回NULL。相应的释放函数： void release_mem_region(unsigned long start,unsigned long len);1.1.2在linux中不能使用实际的物理地址，要对指定的物理地址进行操作必须先将物理地址映射到虚拟地址中。下面的函数就是实现物理地址到虚拟地址的映射：#include void *ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size);参数说明：phys_addr 需要访问的物理内存（寄存器）的首地址 size 内存区域大小返回与该段物理地址对应的虚拟地址 相应的撤销映射关系的函数是：void ioumap(void *addr);1.1.3使用IO内存时，request_mem_region函数并不是必须的，该函数只是在内核中标志该内存区域已经分配出去，不能再进行分配出去。但是，这不不是说别的驱动不能再使用该IO内存。至于能不能使用，分下面2种情况： 1. 两个驱动都用request_mem_region分配相同的IO内存，则两个驱动只能有一个驱动可以使用。 2. 两个驱动只有一个使用了request_mem_region函数，那么这两个驱动可以同时使用，并可以同时访问该IO内存。1.2 访问IO内存 ioremap函数的返回值可以直接当做指针（指向对应的物理内存（寄存器）地址）使用，但是这种使用方式不具有可移植性。使用下面的访问IO内存的专用函数符合可移植性要求。从 I/O 内存读取, 使用下列函数之一: unsigned int ioread8(void *addr); unsigned int ioread16(void *addr); unsigned int ioread32(void *addr);参数：addr是从 ioremap 获得的地址(可能包含一个整数偏移量)返回值： 从给定 I/O 内存读取的到的值相应的有一系列函数来写 I/O 内存: void iowrite8(u8 value, void *addr); void iowrite16(u16 value, void *addr); void iowrite32(u32 value, void *addr);参数：value 要写入IO内存值 addr 所要写入的IO内存地址2. 具体操作与实现2.1只使用ioremap映射GPIO寄存器实现LED点亮 内核模块代码（基于mini2440开发板的4个LED) 如下：/*/#include #include #include volatile unsigned long virt, phys;/用于存放虚拟地址和物理地址volatile unsigned long *GPBCON, *GPBDAT, *GPBUP;/用与存放三个寄存器的地址void led_device_init(void) / 0x56000000 + 0xd0 包揽全所有的IO引脚寄存器地址 phys = 0x56000000; / 0x56000000=GPACON /在虚拟地址空间中申请一块长度为0xd0的连续空间 /这样，物理地址phys到phys+0xd0对应虚拟地址virt到virt+0xd0 virt =(unsigned long)ioremap(phys, 0xd0); GPBCON = (unsigned long *)(virt + 0x10);/指定需要操作的三个寄存器的地址 GPBDAT = (unsigned long *)(virt + 0x14); GPBUP = (unsigned long *)(virt + 0x18); /led配置函数，这种是裸板控制寄存器的方式void led_configure(void) *GPBCON &= (3 10)&(312)&(3 14)&(316);/GPB12 defaule *GPBCON |= (1 10)|(112)|(114)|(116); /output *GPBUP |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); /禁止上拉电阻void led_on(void) /点亮led *GPBDAT &= (1 5)&(1 6)&(1 7)&(1 8); void led_off(void) /灭掉led *GPBDAT |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); static int _init test_init(void) /模块初始化函数 led_device_init(); /实现IO内存的映射 led_configure(); /配置GPB5-8为输出 led_on(); printk(hello led!n); return 0; static void _exit test_exit(void) /模块卸载函数 led_off(); iounmap(void *)virt); /撤销映射关系 printk(byen);module_init(test_init); module_exit(test_exit); MODULE_LICENSE(GPL); MODULE_AUTHOR(hrz.2ml); MODULE_VERSION(v0.1);/*/该模块在安装时点亮所有的LED灯，模块卸载时关闭所有LED灯。这个模块只使用了ioremap一个函数，把寄存器地址映射到虚拟地址，其余的操作都是基于裸板控制GPIO寄存器的方式。2.2使用ioremap映射GPIO寄存器，内核函数读写寄存器实现LED点亮上面模块的实现方式像我们在裸板上点亮LED一样，对于从裸机转到操作系统的同学，这样的控制方式很容易理解。但是，这样的方式不具有可移植性，我们应该尽量使用内核提供的IO内存访问接口，即我们上面介绍的函数： unsigned int ioread32(void *addr); void iowrite32(u32 value, void *addr);接着修改一下函数（蓝色字体为添加代码），以内核接口实现LED点亮：/*/#include #include #include volatile unsigned long virt, phys;/用于存放虚拟地址和物理地址volatile unsigned long *GPBCON, *GPBDAT, *GPBUP;/用与存放三个寄存器的地址unsigned long reg;void led_device_init(void) phys = 0x56000000; /指定物理地址 0x56000000=GPACON virt =(unsigned long)ioremap(phys, 0xd0); GPBCON = (unsigned long *)(virt + 0x10); GPBDAT = (unsigned long *)(virt + 0x14); GPBUP = (unsigned long *)(virt + 0x18); void led_configure(void) /led配置函数 /*GPBCON &= (3 10)&(312)&(3 14)&(316);/GPB12 defaule /*GPBCON |= (1 10)|(112)|(114)|(116); /output reg=ioread32(GPBCON);/读取GPBCON值到reg中 reg &= (3 10)&(312)&(3 14)&(316); reg |=(1 10)|(112)|(114)|(116); /output iowrite32(reg,GPBCON);/把修改后的reg值写回GPBCON /*GPBUP |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); /禁止上拉电阻 reg=ioread32(GPBUP); reg |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); /禁止上拉电阻 iowrite32(reg,GPBUP);void led_on(void) /点亮led /*GPBDAT &= (1 5)&(1 6)&(1 7)&(1 8); reg=ioread32(GPBDAT); reg &= (1 5)&(1 6)&(1 7)&(1 8); iowrite32(reg,GPBDAT); void led_off(void) /灭掉led /*GPBDAT |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); reg=ioread32(GPBDAT); reg |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); iowrite32(reg,GPBDAT); static int _init test_init(void) /模块初始化函数 led_device_init(); led_configure(); led_on(); printk(hello led!n); return 0; static void _exit test_exit(void) /模块卸载函数 led_off(); iounmap(void *)virt); printk(byen);module_init(test_init); module_exit(test_exit); MODULE_LICENSE(GPL); MODULE_AUTHOR(hrz.2ml); MODULE_VERSION(v0.2);/*/这里只是把访问内存的方式改了，由原来的一行代码变成三行。把模块安装到内核中，结果一样。2.3添加内存分配函数实现LED点亮在这个模块中添加request_mem_region()进行内存的分配。而调用request_mem_region()不是必须的，但是建议使用。该函数的任务是检查申请的资源是否可用，如果可用则申请成功，并标志为已经使用，其他驱动想再申请该资源时就会失败。模块代码如下：/*/#include #include #include #include volatile unsigned long virt, phys;/用于存放虚拟地址和物理地址volatile unsigned long *GPBCON, *GPBDAT, *GPBUP;/用与存放三个寄存器的地址unsigned long reg;struct resource *led_resource;void led_device_init(void) phys = 0x56000000; virt =(unsigned long)ioremap(phys, 0xd0); GPBCON = (unsigned long *)(virt + 0x10); GPBDAT = (unsigned long *)(virt + 0x14); GPBUP = (unsigned long *)(virt + 0x18); void led_configure(void) /led配置函数 /*GPBCON &= (3 10)&(312)&(3 14)&(316);/GPB12 defaule /*GPBCON |= (1 10)|(112)|(114)|(116); /output reg=ioread32(GPBCON); reg &= (3 10)&(312)&(3 14)&(316); reg |=(1 10)|(112)|(114)|(116); /output iowrite32(reg,GPBCON); /*GPBUP |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); /禁止上拉电阻 reg=ioread32(GPBUP); reg |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); /禁止上拉电阻 iowrite32(reg,GPBUP);void led_on(void) /点亮led /*GPBDAT &= (1 5)&(1 6)&(1 7)&(1 8); reg=ioread32(GPBDAT); reg &= (1 5)&(1 6)&(1 7)&(1 8); iowrite32(reg,GPBDAT); void led_off(void) /灭掉led /*GPBDAT |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); reg=ioread32(GPBDAT); reg |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); iowrite32(reg,GPBDAT); static int _init test_init(void) /模块初始化函数 led_device_init(); led_resource=request_mem_region(phys,0xd0,LED_MEM); if(led_resource=NULL) printk(request mem for led error!n); return -ENOMEM; led_configure(); led_on(); printk(hello led!n); return 0; static void _exit test_exit(void) /模块卸载函数 if(led_resource!=NULL) led_off(); iounmap(void *)virt); release_mem_region(phys,0xd0); printk(byen);module_init(test_init); module_exit(test_exit); MODULE_LICENSE(GPL); MODULE_AUTHOR(hrz.2ml); MODULE_VERSION(v0.3);/*/结果还是一样。安装后执行：# cat /proc/iomem就会看到：56000000-560000cf : LED_MEM 2.4最终的LED驱动程序/*/#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include volatile unsigned long virt, phys;volatile unsigned long *GPBCON, *GPBDAT, *GPBUP;unsigned long reg;struct resource *led_resource;dev_t my_major=0;/主设备号#define MY_DEVNAME leds /设备名称/设备结构体struct my_led struct cdev my_cdev;struct my_led *my_ledp;struct class *my_class;void led_device_init(void) /0x56000000=GPACON 0x56000000 + 0xd0 包揽所有的IO引脚寄存器地址 phys = 0x56000000; /在虚拟地址空间中申请一块长度为0xd0的连续空间 /这样，物理地址phys到phys+0xd0对应虚拟地址virt到virt+0xd0 virt =(unsigned long)ioremap(phys, 0xd0); GPBCON = (unsigned long *)(virt + 0x10); GPBDAT = (unsigned long *)(virt + 0x14); GPBUP = (unsigned long *)(virt + 0x18); void led_configure(void) reg=ioread32(GPBCON); reg &= (3 10)&(312)&(3 14)&(316); reg |=(1 10)|(112)|(114)|(116); /output iowrite32(reg,GPBCON); reg=ioread32(GPBUP); reg |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); iowrite32(reg,GPBUP);void led_on(void) /*GPBDAT &= (1 5)&(1 6)&(1 7)&(1 8); reg=ioread32(GPBDAT); reg &= (1 5)&(1 6)&(1 7)&(1 4) return -EINVAL; reg=ioread32(GPBDAT); if(cmd=1) reg &= (1 (arg+5); if(cmd=0) reg |= (1 (arg+5); iowrite32(reg,GPBDAT); return 0; default: return -EINVAL; void led_off(void) reg=ioread32(GPBDAT); reg |= (1 5)|(1 6)|(1 7)|(1 8); iowrite32(reg,GPBDAT);static const struct file_operations my_led_fops= .owner=THIS_MODULE, .ioctl=leds_ioctl,;static int _init test_init(void) dev_t devno=MKDEV(my_major,0); int result; led_device_init(); led_resource=request_mem_region(phys,0xd0,LED_MEM); if(led_resource=NULL) printk(request mem for led error!n); return -ENOMEM; led_configure(); led_on(); /设备号申请 if(my_major) result=register_chrdev_region(devno,1,MY_DEVNAME); else result=alloc_chrdev_region