嵌入式LED实验

1、石家庄铁道大学嵌入式系统实验报告-实验四 LED 驱动及控制实验实验者姓名：崔乐乐实验者学号：同组人：孔维春实验者班级：信1201-2所在学院：信息科学与技术学院课程编号：L指导教师：刘展威报告完成日期：2015年4月 19 日1. 实验目的 了解 ARM 设备外围电路结构与接口原理 熟悉 Linux 系统下硬件驱动编程 编程实现对嵌入式设备上 LED 灯的控制2. 实验内容 阅读 UP-Magic6410 平台硬件文档，熟悉 ARM 处理硬件外围接口电路 编程实现 UP-Magic6410 平台设备上 LED 驱动及应用测试程序3. 实验环境 硬件：UP-Magic6410 型嵌入式实验平台

2、，PC 机 Pentium 500 以上, 硬盘 40G 以上,内存大于 256M 软件：Vmware Workstation +Fedora Core 8 + MiniCom/Xshell + ARM-LINUX 交叉编译开发环境4. 实验原理4.1 硬件接口原理 UP-Magic6410 魔法师实验套件 LED 硬件接口UP-Magic6410 魔法师实验套件上共有 5 个 LED 显示灯，分别接在 S3C6410X 处理器的 GPQ2、GPQ3、GPQ4、GPQ5、GPQ6 上。5 个 LED 显示灯分别共阳极 3.3V 电压，因此相应 GPIO 低电平点亮，高电平熄灭。如图 4.1.1

3、 所示： S3C6410 处理器 GPIO 寄存器S3C6410X 处理器的 GPIO 作为控制 I/O 要进行必要的设置才能对外设进行正确控制，此实验将相应 I/O 设置为输出模式，并向相应 I/O 数据寄存器进行写入数据便可控制 LED 的开关。如下表 4.1.2 给出的 S3C6410X GPIO 寄存器配置：GPQ IO 寄存器列表：GPQ 配置寄存器： GPQ 数据寄存器：4.2 关键代码分析Linux 系统下，应用程序不可直接操作底层硬件寄存器，必须经过驱动层来完成对硬件的操作。 驱动程序分析：#include #include #include #include #include

4、 #include #include #include #include MODULE_LICENSE(GPL);#define DEVICE_NAME leds /驱动名称#define DEVICE_MAJOR 231 /驱动主设备号#define DEVICE_MINOR 0 /驱动次设备号/声明字符设备类结构struct cdev *mycdev;struct class *myclass;dev_t devno;/ LED GPIO 列表static unsigned long led_table = S3C_GPQ2,S3C_GPQ3,S3C_GPQ4,S3C_GPQ5,S3C_G

5、PQ6,;/ LED GPIO 输出类型配置列表static unsigned int led_cfg_table = S3C_GPQ2_OUTP,S3C_GPQ3_OUTP,S3C_GPQ4_OUTP,S3C_GPQ5_OUTP,S3C_GPQ6_OUTP,;/ LED IOCTRL 处理函数，主要完成从用户空间传递数据进行 GPIO 引脚设置功能static int uptech_leds_ioctl(struct inode *inode,struct file *file,unsigned intcmd,unsigned long arg)switch(cmd) case 0:case

6、 1:if (arg 6) return -EINVAL;/ LED GPIO 设置函数接口s3c_gpio_setpin(led_tablearg, !cmd);return 0;default:return -EINVAL;/ 驱动层 file_operations 接口函数初始化static struct file_operations uptech_leds_fops = .owner = THIS_MODULE,.ioctl = uptech_leds_ioctl,;/驱动程序入口初始化函数，设置 LED GPIO、向内核注册设备。static int _init uptech_le

7、ds_init(void)int ret;int i;/ 注册 LED 设备devno = MKDEV(DEVICE_MAJOR, DEVICE_MINOR);/获取设备号mycdev = cdev_alloc();cdev_init(mycdev, &uptech_leds_fops);/初始化字符设备err = cdev_add(mycdev, devno, 1);/向系统添加 LED 设备if (err != 0)printk(s3c leds device register failed!n);myclass = class_create(THIS_MODULE, leds);if(I

8、S_ERR(myclass) printk(Err: failed in creating class.n);return -1;/建立 LED 设备节点class_device_create(myclass,NULL, MKDEV(DEVICE_MAJOR,DEVICE_MINOR), NULL,DEVICE_NAME,DEVICE_MINOR);/ LED GPIO 配置初始化for (i = 0; i 5; i+) s3c_gpio_cfgpin(led_tablei, led_cfg_tablei);s3c_gpio_setpin(led_tablei, 1);printk(DEVIC

9、E_NAME initializedn);return 0;/ 驱动卸载函数static void _exit uptech_leds_exit(void)/ 注销 LED 驱动设备unregister_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME);/ 声明驱动程序入口函数module_init(uptech_leds_init);/ 声明驱动程序出口函数module_exit(uptech_leds_exit); 应用程序分析：#include #include #include #include int main(int argc, char *argv)int i;int

10、 on;int led_number;int fd;/*根据命令行参数内容，进行控制。将命令行参数 1 设置成 LED number，参数 2 设置成 LED 点亮熄灭状态 on*/if (argc != 3 | sscanf(argv1, %d, &led_number) != 1 | sscanf(argv2,%d,&on) != 1 |on 1 | led_number 5) fprintf(stderr, Usage:n);fprintf(stderr, t ./led led_number on|offn);fprintf(stderr, Options:n);fprintf(std

11、err, t led_number from 0 to 4n);fprintf(stderr, t on: 1 off: 0n);exit(1);/打开 LED 设备节点fd = open(/dev/leds, 0);if (fd 0) perror(open device /dev/leds);exit(1);/调用驱动层 ioctrl 接口，实现对 LED 控制ioctl(fd, on, led_number);for(i=0;i选项，如图进入 Character devices - 菜单选择 S3C LEDs Driver 模块方式编译 LED 驱动，如图：退出保存配置：3、重新编译内核

12、,运行 make 命令rootlocalhost linux-2.6.21# makescripts/kconfig/conf -s arch/arm/KconfigCHK include/linux/version.hSYMLINK include/asm-arm/arch - include/asm-arm/arch-s3cmake1: include/asm-arm/mach-types.h is up to date.CHK include/linux/utsrelease.hCHK include/linux/compile.h最终在内核源码目录的 drivers/char/目录下生

13、成 LED 驱动程序 s3c-leds.korootlocalhost linux-2.6.21# ls drivers/char/s3c-leds.kodrivers/char/s3c-leds.korootlocalhost linux-2.6.21#备注：以上在内核中添加对 LED 设备的支持的步骤，在 UP-Magic6410 设备出厂自带内核中已经默认添加进入了， 用户可以省略以上步骤。 以上步骤在于重现系统的构造。 LED 相应驱动已经在本实验目录的 driver 目录下给出。 编译 LED 应用测试程序1、进入实验目录：rootlocalhost # cd /UP-Magic64

14、10/SRC/exp/driver/02_leds/rootlocalhost 02_leds# lsMakefile driver led.c led.o led.sh test_ledrootlocalhost 02_leds#2、清除中间代码，重新编译rootlocalhost 02_leds# make cleanrm -f test_led *.elf *.gdb *.orootlocalhost 02_leds#rootlocalhost 02_leds# makearm-linux-gcc -c -o led.o led.carm-linux-gcc -o test_led le

15、d.o lmrootlocalhost 02_leds# lsMakefile driver led.c led.o led.sh test_ledrootlocalhost 02_leds#当前目录下生成可执行程序 test_led。 NFS 挂载实验目录测试1、启动 UP-Magic6410 实验系统，连好网线、串口线。通过串口终端挂载宿主机实验目录。rootUP_6410 yaffs# mountnfs 192.168.1.145:/UP-Magic6410 /mnt/nfs/2、进入串口终端的 NFS 共享实验目录。rootUP_6410 yaffs# cd /mnt/nfs/SRC/

16、exp/driver/02_leds/rootUP_6410 02_leds# lsMakefile driver led.c led.o led.sh test_ledrootUP_6410 02_leds#3、加载 LED 驱动程序。rootUP_6410 02_leds# insmod driver/s3c-leds.koleds initializedrootUP_6410 02_leds#此时会在 UP-Magic6410 型设备的/dev 目录下产生/dev/leds 设备节点。4、执行应用程序测试该驱动点亮 LED1rootUP_6410 02_leds# ./test_led

17、1 1 熄灭 LED1rootUP_6410 02_leds# ./test_led 1 0点亮 LED2rootUP_6410 02_leds# ./test_led 2 1熄灭 LED2rootUP_6410 02_leds# ./test_led 2 0点亮 LED3rootUP_6410 02_leds# ./test_led 3 1熄灭 LED3rootUP_6410 02_leds# ./test_led 3 0备注：注意 test_led 的命令行参数设置,用户也可以根据实验目录下的 led.sh 测试脚本来测试 LED 驱动程序。6. 思考题 应用程序如何调用设备驱动程序接口？1通过为设备创建的一个符号链；2通过输出到一个接口 设备驱动程序的接口函数如何实现？嵌入式Linux中如何实现应用程序与驱动程序函数接口问题，以GPIO为例驱动中的函数定义：static int sbc2440_leds_ioctl( struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, u