开发环境：

主机：Ubuntu12.04

【资料图】

开发板：RT5350

Openwrt：Openwrt15.05

1 硬件原理

图1

由于发光二级管单向导电特性，即只有在正向电压（二极管的正极接正，负极接负）下才能导通发光。如图所示，如果 GPIO 输出高电平，LED就会被点亮，如果 GPIO 输出低电平，LED 就会熄灭。对于我们的驱动开发，无论是单片机、还是 ARM、或者是我们的 MIPS，核心思想，都是读写某个地址，即操作某个寄存器。

2 寄存器介绍

RT5350 一共有 28 个 GPIO 管脚，这 28 个 GPIO，除了 GPIO0，其他全部是与其他功能引脚复用的。

表1

GPIO1、GPIO2 与 I2C复用。

表2

GPIO3~6 与 SPI 复用。

表3

GPIO7~14，与 UARTF 即串口 2 复用。

这些复用关系，都可以通过查阅 RT5350 的芯片手册得到。

而这些复用功能， 我们可以通过 GPIOMODE 寄存器来进行选择， 通过查手册得知，GPIOMODE寄存器的地址为 0x10000060。

表4

GPIOMODE 寄存器 bit0 位用于选择 GPIO1、GPIO2 对应的引脚是用于 IIC总线，还是用于GPIO。

GPIOMODE 寄存器 bit1 位用于选择 GPIO3~6 对应的引脚用于 SPI 总线，还是用于 GPIO。

GPIOMODE 寄存器 bit2~4 位用于选择 UARTF 对应的引脚工作于哪个模块，具体定义如下。

表5

从该表格可以看出，UARTF 对应的引脚，可以工作于 UARTF、PCM、I2S、GPIO 四种模式，将 GPIOMODE 寄存器 bit24 位设置为相应的值，就能让这些引脚工作于相应的模式，比如将GPIOMODE 寄存器 bit24 位的值设置为 7，则让相应的引脚工于 GPIO 模式。

当将相应的引脚设置为 GPIO 以后，我们接下来就需要操作该 GPIO 了，操作 GPIO 不外乎就是设置 GPIO 是输入还是输出、让其输出高电平还是低电平、读取其电平状态。不管是哪种操作，都有对应的寄存器。

表6

GPIO21_00_DIR 寄存器，用于设置 GPIO0~21 的方向，当相应的位被设置为 1，则表示相应的 GPIO 管脚被设置为了输出，如果被设置为了 0，则相应的 GPIO 引脚就被设置为了输入。

表7

当相应 GPIO 引脚被设置为输出时，设置 GPIO21_00_DATA 寄存器的相应位为 1，则让该GPIO 引脚输出了高电平，如果设置 GPIO21_00_DATA 寄存器的相应位为 0，则让该 GPIO 引脚输出了低电平。

当相应 GPIO 引脚被设置为输入时，则通过读取 GPIO21_00_DATA 寄存器时，就能读取相应的 GPIO 引脚的状态。

关于更多的 GPIO 操作的寄存器介绍，请自行查阅手册。

3 编写驱动程序

我们通过前面章节的学习，掌握了驱动程序的框架，接下来我们就来写一个驱动程序，实现操作 GPIO25、GPIO26 两个 GPIO 引脚。具体驱动实现如下。

#include < linux/mm.h >#include < linux/miscdevice.h >#include < linux/slab.h >#include < linux/vmalloc.h >#include < linux/mman.h >#include < linux/random.h >#include < linux/init.h >#include < linux/raw.h >#include < linux/tty.h >#include < linux/capability.h >#include < linux/ptrace.h >#include < linux/device.h >#include < linux/highmem.h >#include < linux/crash_dump.h >#include < linux/backing-dev.h >#include < linux/bootmem.h >#include < linux/splice.h >#include < linux/pfn.h >#include < linux/export.h >#include < linux/io.h >#include < linux/aio.h >#include < linux/kernel.h >#include < linux/module.h >#include < asm/uaccess.h >#define MYLEDS_LED1_ON 0#define MYLEDS_LED1_OFF 1#define MYLEDS_LED2_ON 2#define MYLEDS_LED2_OFF 3volatile unsigned long *GPIOMODE;volatile unsigned long *GPIO27_22_DIR;volatile unsigned long *GPIO27_22_DATA;static struct class *myleds_class;static int myleds_open(struct inode *inode, struct file *file){/* 让 GPIO#25、GPIO#26 输出高电平，同时熄灭 LED1、LED2 */*GPIO27_22_DATA &= ~((1< <3)|(1< <4));return 0;}static long myleds_unlocked_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg){switch(cmd){case MYLEDS_LED1_ON:// 点亮 LED1*GPIO27_22_DATA |= (1< <3);break;case MYLEDS_LED1_OFF: // 熄灭 LED1*GPIO27_22_DATA &= ~(1< <3);break;case MYLEDS_LED2_ON:// 点亮 LED2*GPIO27_22_DATA |= (1< <4);break;case MYLEDS_LED2_OFF: // 熄灭 LED2*GPIO27_22_DATA &= ~(1< <4);break;default:break;}return 0;}/* 1.分配、设置一个 file_operations 结构体 */static struct file_operations myleds_fops = {.owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module 变量 */.open = myleds_open,.unlocked_ioctl = myleds_unlocked_ioctl,};int major;static int __init myleds_init(void){/* 2.注册 */major = register_chrdev(0, "myleds", &myleds_fops);/* 3.自动创建设备节点 *//* 创建类 */myleds_class = class_create(THIS_MODULE, "myleds");/* 类下面创建设备节点 */device_create(myleds_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "myleds"); ///dev/myleds/* 4.硬件相关的操作 *//* 映射寄存器的地址 */GPIOMODE = (volatile unsigned long *)ioremap(0x10000060, 4);GPIO27_22_DIR = (volatile unsigned long *)ioremap(0x10000674, 4);GPIO27_22_DATA = (volatile unsigned long *)ioremap(0x10000670, 4);/* 设置相应管脚用于 GPIO *//*** LED1 ---- GPIO#25** LED2 ---- GPIO#26*/*GPIOMODE |= (0x1< <14);/* 将 GPIO#25、GPIO#26 设置为输出 */*GPIO27_22_DIR = (1< <3)|(1< <4);return 0;}static void __exit myleds_exit(void){unregister_chrdev(major, "myleds");device_destroy(myleds_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(myleds_class);iounmap(GPIOMODE);iounmap(GPIO27_22_DIR);iounmap(GPIO27_22_DATA);}module_init(myleds_init);module_exit(myleds_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

因为我们的开发板上跑的是 Linux系统，因此操作某个寄存器的时候，需要将它的物理地址映射成虚拟地址，通过 ioremap()函数来进行映射，该函数的参数 1，就是对应的寄存器的物理地址，参数 2 是需要映射多大，可以理解为寄存器有多大，返回值就是该寄存器对应的虚拟地址了。

当寄存器地址映射为虚拟地址以后，然后基于前面写的驱动程序框架，就能很容易的编写出自己的 GPIO 驱动了，和操作单片机没有什么差别了。

4 编写 Makefile

驱动写好以后，自然是需要想办法来编译该驱动了，通过前面的章节的学习，我们需要给该驱动编写一个 Makefile 文件。

首先是新建一个文件夹，取名为 myleds，然后在 myleds 目录下再新建一个文件夹，取名为 src，然后将上面的驱动文件复制到 src 目录下，并且在 src 目录下新建一个 Makefile，

内容如下。

obj-m += myleds.o

然后回到 myleds 目录，再创建一个 Makefile 文件，内容如下。

# #Copyright (C) 2008-2019 OpenWrt.org##This is free software, licensed under the GNU General Public License v2.# See /LICENSE for more information.#include $(TOPDIR)/rules.mkinclude $(INCLUDE_DIR)/kernel.mkPKG_NAME:=myledsPKG_RELEASE:=1include $(INCLUDE_DIR)/package.mkdefine KernelPackage/myledsSUBMENU:=Other modules# DEPENDS:=@!LINUX_3_3TITLE:=Motor driverFILES:=$(PKG_BUILD_DIR)/myleds.ko# AUTOLOAD:=$(call AutoLoad,30,myleds,1)KCONFIG:=endefdefine KernelPackage/myleds/descriptionThis is a myleds driversendefMAKE_OPTS:= \\ARCH="$(LINUX_KARCH)" \\CROSS_COMPILE="$(TARGET_CROSS)" \\SUBDIRS="$(PKG_BUILD_DIR)"define Build/Preparemkdir -p $(PKG_BUILD_DIR)$(CP) ./src/* $(PKG_BUILD_DIR)/endefdefine Build/Compile$(MAKE) -C "$(LINUX_DIR)" \\$(MAKE_OPTS) \\modulesendef$(eval $(call KernelPackage,myleds))

如果不清楚为什么这样编写 Makefile 文件，请查看前面章节的相关介绍。

5 编译驱动程序

接下来，我们就来配置编译驱动程序。首先将 myleds 文件夹传到 OpenWrt 源码的package/kernel 目录下。然后进入 OpenWrt 源码的顶层目录，执行 make menuconfig。

$ make menuconfig

在弹出的菜单界面里，首先进入 Kernel modules 选项。

Kernel modules  --- >Other modules  --- >< * > kmod-myleds

图2

然后我们就能看到我们的驱动程序的选项了 kmod-myleds，将它配置成M，也可以便已进入内核。最后，退出保存。然后再执行编译命令。

make V=99

编译完成以后，就能在源码目录下的bin/ramips/packages/base目录下看到我们的内核模块驱动程序的软件包 kmod-myleds_3.18.109-1_ramips_24kec.ipk。

19.6 动态的加载和卸载内核驱动模块软件包

通过前面的努力，我们终于得到了我们自己的内核驱动模块软件包了。接下来就来使用它。首先将 kmod-myleds_3.18.109-1_ramips_24kec.ipk 软件包传到开发板上面。然后使用 opkg install 命令来安装软件包。

opkg install kmod-myleds_3.18.109-1_ramips_24kec.ipk

使用 opkg list 命令来查看已经安装了哪些软件包。这里是否执行该命令都无所谓。接下来进入我们的/lib/modules/3.18.109目录，就能看到我们的驱动程序模块了。

cd lib/modules/3.18.109/

接下来就通过 insmod 命令来装载驱动模块。

insmod myleds.ko

驱动安装成功以后，我们就能看到 GPIO 驱动对应的设备节点了。

审核编辑：汤梓红

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