Linux第87步_阻塞IO实验

阻塞IO是“应用程序”对“驱动设备”进行操作，若不能获取到设备资源，则阻塞IO应用程序的线程会被“挂起”，直到获取到设备资源为止。

“挂起”就是让线程进入休眠，将CPU的资源让出来。线程进入休眠后，当设备文件可以操作时，就必须唤醒这个休眠的线程。通常是在中断函数里完成唤醒工作，Linux内核是采用“等待队列（wait queue）”来完成阻塞线程的唤醒工作。

阻塞IO应用举例：

1、添加“EXTI3.c”

#include "EXTI3.h"
#include <linux/gpio.h>
//使能gpio_request(),gpio_free(),gpio_direction_input(),
//使能gpio_direction_output(),gpio_get_value(),gpio_set_value()
#include <linux/of_gpio.h>
//使能of_gpio_named_count(),of_gpio_count(),of_get_named_gpio()
#include <linux/delay.h>
//Linux内核中用到的延时函数
//使能ndelay()，udelay()，mdelay()
#include <linux/of_irq.h>
//使能irq_of_parse_and_map()
#include <linux/interrupt.h>
//request_irq(),free_irq(),enable_irq(),disable_irq(),disable_irq_nosync()struct Button_dev strButton;int Get_gpio_Button_num(void);
int Button_gpio_request(void);
void Button_free(void);
int Read_Button(void);static irqreturn_t key_interrupt_fun(int irq, void *dev_id)
{atomic_set(&strButton.button_irq_status, 1);/*设置原子变量值strButton.button_irq_status.counter=1*/wake_up_interruptible(&strButton.read_wait); /* 唤醒 */return IRQ_HANDLED;
}int Get_gpio_Button_num(void)
{int ret = 0;const char *str;strButton.button_irq_status = (atomic_t)ATOMIC_INIT(0);/*初始化原子变量*/atomic_set(&strButton.button_irq_status, 0);/*设置原子变量初始值strButton.button_irq_status.counter=0*/init_waitqueue_head(&strButton.read_wait);/* 初始化等待队列头 */strButton.keyvalue=0;/* 设置Button所使用的GPIO *//* 1、获取设备节点：strButton */strButton.nd = of_find_node_by_path("/key0");//path="/key0，使用“全路径的节点名“在“stm32mp157d-atk.dts“中查找节点“key0”//返回值:返回找到的节点，如果为NULL，表示查找失败。if(strButton.nd == NULL) {printk("key0 device node not find!\r\n");return -EINVAL;}/* 2.读取status属性 */ret = of_property_read_string(strButton.nd, "status", &str);//在key0节点中，status = "okay";//指定的设备节点strButton.nd//proname="status"，给定要读取的属性名字//out_string=str:返回读取到的属性值//返回值:0，读取成功，负值，读取失败。if(ret < 0) return -EINVAL;if(strcmp(str, "okay")) return -EINVAL;//strcmp(s1,s2),当s1<s2时，返回值为负数//strcmp(s1,s2),当s1>2时，返回值为正数//strcmp(s1,s2),当s1=s2时，返回值为0/* 3、获取compatible属性值并进行匹配 */ret = of_property_read_string(strButton.nd, "compatible", &str);//在key0节点中，compatible = "zgq,key";//指定的设备节点strButton.nd//proname="compatible"，给定要读取的属性名字//out_string=str:返回读取到的属性值//返回值:0，读取成功，负值，读取失败。if(ret < 0) {printk("key0 node: Failed to get compatible property\n"); return -EINVAL;}if (strcmp(str, "zgq,key")) {printk("key0 node: Compatible match failed\n");return -EINVAL;}/* 4、 根据设备树中的"key-gpio"属性，得到key0所使用的key0编号 */strButton.button_gpio_number = of_get_named_gpio(strButton.nd, "key-gpio", 0);//在key0节点中，key-gpio = <&gpiog 3 GPIO_ACTIVE_LOW>//np=strButton.nd,指定的“设备节点”//propname="key-gpio"，给定要读取的属性名字//Index=0,给定的GPIO索引为0//返回值：正值，获取到的GPIO编号；负值，失败。if(strButton.button_gpio_number < 0) {printk("can't get key-gpio");return -EINVAL;}/* 5 、获取GPIO对应的中断号 */strButton.irq_num = irq_of_parse_and_map(strButton.nd, 0);//dev=strButton.nd：为设备节点;//Index=0：索引号，intemrupts属性可能包含多条中断信息，通过index指定要获取的信息；//返回值：中断号；if(!strButton.irq_num){return -EINVAL;}printk("key-gpio num = %d\r\n", strButton.button_gpio_number);//打印结果为：“key-gpio num = 99“//因为GPIO编号是从0开始的，GPIOG端口的序号是6，每个端口有16个IO口，因此GPIOI0的编号为6*16 + 3 = 99return 0;
}int Button_gpio_request(void)
{int ret = 0;unsigned long irq_flags;/* 5.向gpio子系统申请使用“gpio编号” */ret = gpio_request(strButton.button_gpio_number, "Button0");//gpio=strButton.button_gpio_number，指定要申请的“gpio编号”//label="Button"，给这个gpio引脚设置个名字为"Button0"//返回值：0，申请“gpio编号”成功;其他值，申请“gpio编号”失败；if (ret) {printk(KERN_ERR "Button: Failed to request key0\n");return ret;}/* 6、设置PG3为输入模式*/ret = gpio_direction_input(strButton.button_gpio_number);//gpio=strButton.button_gpio_number,指定的“gpio编号”if(ret < 0) {printk("can't set gpio!\r\n");}/* 获取设备树中指定的中断触发类型 */irq_flags = irq_get_trigger_type(strButton.irq_num);//strButton.irq_num为中断号if ( irq_flags==IRQF_TRIGGER_NONE )irq_flags = IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING;/*申请中断*/ret = request_irq(strButton.irq_num, key_interrupt_fun, irq_flags, "Key0_IRQ", NULL);//irq=strButton.irq_num：要申请中断的中断号；//handler=key_interrupt_fun：中断处理函数，当中断发生以后就会执行此中断处理函数；//fags=irq_flags：中断标志；可以在文件“include/linux/interrupt.h”里面查看所有的中断标志；//name="Key0_IRQ"：中断名字，设置以后可以在“/proc/interrupts”文件中看到对应的中断名字；//dev=NULL：如果将flags设置为IRQF_SHARED的话，dev用来区分不同的中断。//一般情况下将dev设置为“设备结构体”，dev会传递给中断处理函数irg_handler_t的第二个参数。//返回值：0表示中断申请成功，如果返回“-EBUSY”的话表示中断已经被申请过了, 其他负值，表示中断申请失败。if (ret) {printk(KERN_ERR "Button: Failed to request irq\n");return ret;}return 0;
}//函数功能：释放Button的gpio
void Button_free(void)
{free_irq(strButton.irq_num, NULL); /* 释放中断 */gpio_free(strButton.button_gpio_number);/* 释放IO */
}//读取按键的值
int Read_Button(void)
{u8 ch;int status;int ret;/* 加入等待队列，当有按键按下或松开动作发生时，才会被唤醒 */ret=wait_event_interruptible(strButton.read_wait, atomic_read(&strButton.button_irq_status) !=0 );/* 读取strButton.button_irq_statusv.counter的值,读取按键中断标志 */ //等待以“strButton.read_wait为等待队列头的等待队列”被唤醒，属于等待队列唤醒；//当条件满足atomic_read(&strButton.button_irq_status) !=0时，会执行唤醒，否则会一直阻塞。//唤醒后，会将进程设置为"TASK_INTERRUPTIBLE"状态，即进程可以被信号打断。ch=10;while(ch)//消抖{mdelay(20);//延时20毫秒消抖if(gpio_get_value(strButton.button_gpio_number) == 0) ch=10;ch--;}//mdelay(50);//延时50毫秒消抖ch=0;if(strButton.keyvalue) ch=1;if(ch)//关灯{strButton.keyvalue=KEY_OFF;//准备中断返回值printk("Button: off\r\n");}else//开灯{strButton.keyvalue=KEY_ON;//准备中断返回值printk("Button: on\r\n");}status=strButton.keyvalue;//发送中断返回值atomic_set(&strButton.button_irq_status, 0);/*原子变量初始值strButton.button_irq_status.counter=0, 状态重置 */return status;
}

2、添加“EXTI3.h”

#ifndef __EXTI3_H
#define __EXTI3_H#include <linux/types.h>
/*
数据类型重命名
使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
*/
#include <linux/of.h>   //使能device_node结构
#include <linux/wait.h> //使能wait_queue_head_t结构#define KEY_ON       1 /* 按键按下 */
#define KEY_OFF      0 /* 按键松开 */struct Button_dev{struct device_node *nd; /*设备节点*/int button_gpio_number;   /*Button所使用的GPIO编号*/int irq_num; /* 中断号 */atomic_t button_irq_status; /*原子变量*/wait_queue_head_t read_wait; /* 读等待队列头 */int keyvalue;
};
extern struct Button_dev strButton;extern int Get_gpio_Button_num(void);
extern int Button_gpio_request(void);
extern void Button_free(void);
extern int Read_Button(void);#endif

3、添加“EXTI3_drv.c”

#include "EXTI3_drv.h"
#include "EXTI3.h"
#include <linux/types.h>
//数据类型重命名
//使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
//使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
#include <linux/ide.h>
//使能copy_from_user(),copy_to_user()
#include <linux/module.h>
//使能EXTI3Driver_init(),EXTI3Driver_exit()
#include <linux/gpio.h>
//使能gpio_request(),gpio_free(),gpio_direction_input(),
//gpio_direction_output(),gpio_get_value(),gpio_set_value()
#include <linux/spinlock.h>
//使能DEFINE_SPINLOCK()，spin_lock_init(),spin_lock(),spin_trylock(),spin_is_locked()
//spin_lock_irq(),spin_unlock_irq(),spin_lock_irqsave(),spin_unlock_irqrestore()#define EXTI3Driver_CNT    1   //定义设备数量为1
#define EXTI3Driver_NAME  "EXTI3Driver"  //定义设备的名字struct EXTI3Driver_dev strEXTI3Driver;/* 打开设备 */
static int EXTI3Driver_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{/*通过判断原子变量的值来检查EXTI3有没有被别的应用使用*/if (!atomic_dec_and_test(&strEXTI3Driver.lock)){//当strEXTI3Driver.lock.counter=1时，atomic_dec_and_test()返回1//从strEXTI3Driver.lock.counter减1，如果结果为0就返回1，否则返回0;atomic_inc(&strEXTI3Driver.lock);/*小于0的话就加1,使其原子变量等于0*/return -EBUSY; /* EXTI3被使用，返回忙*/}filp->private_data = &strEXTI3Driver; /*设置私有数据*/printk("EXTI3Driver_open!\r\n");return 0;
}/* 从设备读取数据，保存到首地址为buf的数据块中，长度为cnt个字节 */
//file结构指针变量flip表示要打开的设备文件
//buf表示用户数据块的首地址
//cnt表示用户数据的长度，单位为字节
//loff_t结构指针变量offt表示“相对于文件首地址的偏移”
static ssize_t EXTI3Driver_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int ret = 0;int value;value=Read_Button();//读取按键的值 ret = copy_to_user(buf, &value, sizeof(value));//将value拷贝到buf[]中return ret;
}/* 向设备写数据，将数据块首地址为buf的数据，长度为cnt个字节，发送给用户 */
//file结构指针变量flip表示要打开的设备文件
//buf表示用户数据块的首地址
//cnt表示用户数据的长度，单位为字节
//loff_t结构指针变量offt表示“相对于文件首地址的偏移”
static ssize_t EXTI3Driver_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}/* 关闭/释放设备 */
static int EXTI3Driver_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{struct EXTI3Driver_dev *dev = filp->private_data;atomic_inc(&dev->lock);/*关闭驱动文件的时候释放原子变量，便于其它线程使用*/printk("EXTI3Driver_release!\r\n");return 0;
}/*声明file_operations结构变量MyCharDevice_fops*/
/*它是指向设备的操作函数集合变量*/
const struct file_operations EXTI3Driver_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = EXTI3Driver_open,.read = EXTI3Driver_read,.write = EXTI3Driver_write,.release = EXTI3Driver_release,
};/*驱动入口函数 */
static int  __init EXTI3Driver_init(void)
{int ret;strEXTI3Driver.lock = (atomic_t)ATOMIC_INIT(0);/*初始化原子变量*/atomic_set(&strEXTI3Driver.lock, 1);/*原子变量初始值strEXTI3Driver.lock.counter=1*/ret=Get_gpio_Button_num();//读引脚编号if(ret < 0) return ret; /* 1、申请“gpio编号”*/ret=Button_gpio_request();//申请“gpio编号” if(ret < 0) return ret;//向gpio子系统申请使用“gpio编号” 失败/*2、申请设备号*/strEXTI3Driver.major=0;if(strEXTI3Driver.major)/*如果指定了主设备号*/{strEXTI3Driver.devid = MKDEV(strEXTI3Driver.major, 0);//输入参数strEXTI3Driver.major为“主设备号”//输入参数0为“次设备号”，大部分驱动次设备号都选择0//将strEXTI3Driver.major左移20位，再与0相或，就得到“Linux设备号”ret=register_chrdev_region( strEXTI3Driver.devid,\EXTI3Driver_CNT, \EXTI3Driver_NAME );//strEXTI3Driver.devid表示起始设备号//EXTI3Driver_CNT表示次设备号的数量//EXTI3Driver_NAME表示设备名if(ret < 0)goto free_gpio;}else{ /* 没有定义设备号 */ret=alloc_chrdev_region( &strEXTI3Driver.devid,\0, \EXTI3Driver_CNT,\EXTI3Driver_NAME);/* 申请设备号 *///strEXTI3Driver.devid：保存申请到的设备号//0：次设备号的起始地址//EXTI3Driver_CNT：要申请的次设备号数量；//EXTI3Driver_NAME：表示“设备名字”if(ret < 0)goto free_gpio;strEXTI3Driver.major = MAJOR(strEXTI3Driver.devid);/* 获取分配号的主设备号 *///输入参数strEXTI3Driver.devid为“Linux设备号”//将strEXTI3Driver.devid右移20位得到“主设备号”strEXTI3Driver.minor = MINOR(strEXTI3Driver.devid);/* 获取分配号的次设备号 *///输入参数strEXTI3Driver.devid为“Linux设备号”//将strEXTI3Driver.devid与0xFFFFF相与后得到“次设备号”}/*3、注册字符设备*/strEXTI3Driver.cdev.owner = THIS_MODULE;//使用THIS_MODULE将owner指针指向当前这个模块cdev_init(&strEXTI3Driver.cdev,&EXTI3Driver_fops);//注册字符设备，初始化“字符设备结构变量strEXTI3Driver.cdev”//strEXTI3Driver.cdev是等待初始化的结构体变量//EXTI3Driver_fops就是字符设备文件操作函数集合/*4、添加字符设备*/ret=cdev_add(&strEXTI3Driver.cdev,strEXTI3Driver.devid,EXTI3Driver_CNT);//添加字符设备/*&strEXTI3Driver.cdev表示指向要添加的字符设备，即字符设备结构strEXTI3Driver.cdev变量*///strEXTI3Driver.devid表示设备号//EXTI3Driver_CNT表示需要添加的设备数量if(ret < 0 ) //添加字符设备失败goto del_register;printk("dev id major = %d,minor = %d\r\n", strEXTI3Driver.major, strEXTI3Driver.minor);printk("EXTI3Driver_init is ok!!!\r\n");/*5、自动创建设备节点 */strEXTI3Driver.class =class_create(THIS_MODULE, EXTI3Driver_NAME);if (IS_ERR(strEXTI3Driver.class)){goto del_cdev;}/*6、创建设备 */strEXTI3Driver.device = device_create(strEXTI3Driver.class, NULL, strEXTI3Driver.devid, NULL, EXTI3Driver_NAME);//创建设备//设备要创建在strEXTI3Driver.class类下面//NULL表示没有父设备//strEXTI3Driver.devid是设备号;//参数drvdata=NULL，设备没有使用数据//EXTI3Driver_NAME是设备名字//如果设置fmt=EXTI3Driver_NAME 的话，就会生成/dev/EXTI3Driver_NAME设备文件。//返回值就是创建好的设备。if (IS_ERR(strEXTI3Driver.device)){goto destroy_class;}return 0;destroy_class:class_destroy(strEXTI3Driver.class);//删除类//strEXTI3Driver.class就是要删除的类del_cdev:cdev_del(&strEXTI3Driver.cdev);//删除字符设备//&strEXTI3Driver.cdev表示指向需要删除的字符设备，即字符设备结构strEXTI3Driver.cdev变量del_register:unregister_chrdev_region(strEXTI3Driver.devid, EXTI3Driver_CNT);/* 释放设备号 *///strEXTI3Driver.devid：需要释放的起始设备号//EXTI3Driver_CNT：需要释放的次设备号数量；free_gpio://申请设备号失败/*释放gpio编号*/Button_free();return -EIO;
}/*驱动出口函数 */
static void __exit EXTI3Driver_exit(void)
{/*1、删除字符设备*/cdev_del(&strEXTI3Driver.cdev);/*删除字符设备*//*&strEXTI3Driver.cdev表示指向需要删除的字符设备，即字符设备结构&strEXTI3Driver.cdev变量*//*2、 释放设备号 */unregister_chrdev_region(strEXTI3Driver.devid, EXTI3Driver_CNT);/*释放设备号 *///strEXTI3Driver.devid：需要释放的起始设备号//EXTI3Driver_CNT：需要释放的次设备号数;/*3、 删除设备 */device_destroy(strEXTI3Driver.class, strEXTI3Driver.devid);//删除创建的设备//strEXTI3Driver.class是要删除的设备所处的类//strEXTI3Driver.devid是要删除的设备号/*4、删除类*/class_destroy(strEXTI3Driver.class);//删除类//strEXTI3Driver.class就是要删除的类/*5、释放gpio编号*/Button_free();
}module_init(EXTI3Driver_init);
//指定EXTI3Driver_init()为驱动入口函数
module_exit(EXTI3Driver_exit); 
//指定EXTI3Driver_exit()为驱动出口函数MODULE_AUTHOR("Zhanggong");//添加作者名字
MODULE_LICENSE("GPL");//LICENSE采用“GPL协议”
MODULE_INFO(intree,"Y");
//去除显示“loading out-of-tree module taints kernel.”

4、添加“EXTI3_drv.h”

#ifndef __EXTI3_DRIVER_H
#define __EXTI3_DRIVER_H#include <linux/types.h>
/*
数据类型重命名
使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
*/
#include <linux/cdev.h> //使能cdev结构
#include <linux/cdev.h> //使能class结构和device结构struct EXTI3Driver_dev{dev_t devid; /*声明32位变量devid用来给保存设备号*/int major;   /*主设备号*/int minor;   /*次设备号*/struct cdev  cdev; /*字符设备结构变量cdev */struct class *class;     /*类*/struct device *device;  /*设备*/atomic_t lock;  /*原子变量*/
};
extern struct EXTI3Driver_dev strEXTI3Driver;#endif

5、添加“LED.c”

#include "LED.h"
#include <linux/gpio.h>
//使能gpio_request(),gpio_free(),gpio_direction_input(),
//使能gpio_direction_output(),gpio_get_value(),gpio_set_value()
#include <linux/of_gpio.h>
//使能of_gpio_named_count(),of_gpio_count(),of_get_named_gpio()struct MyLED_dev  strMyLED;int Get_led0_num(void);
int led_GPIO_request(void);
void MyLED_free(void);
void led_switch(u8 sta);int Get_led0_num(void)
{int ret = 0;const char *str;/* 设置LED所使用的GPIO *//* 1、获取设备节点：strMyLED */strMyLED.nd = of_find_node_by_path("/led0");//path="/led0，使用“全路径的节点名“在“stm32mp157d-atk.dts“中查找节点“led0”//返回值:返回找到的节点，如果为NULL，表示查找失败。if(strMyLED.nd == NULL) {printk("led0 node not find!\r\n");return -EINVAL;}/* 2.读取status属性 */ret = of_property_read_string(strMyLED.nd, "status", &str);//在led0节点中，status = "okay";//指定的设备节点strMyLED.nd//proname="status"，给定要读取的属性名字//out_string=str:返回读取到的属性值//返回值:0，读取成功，负值，读取失败。if(ret < 0) return -EINVAL;if (strcmp(str, "okay")) return -EINVAL;//strcmp(s1,s2),当s1<s2时，返回值为负数//strcmp(s1,s2),当s1>2时，返回值为正数//strcmp(s1,s2),当s1=s2时，返回值为0/* 3、获取compatible属性值并进行匹配 */ret = of_property_read_string(strMyLED.nd, "compatible", &str);//在led0节点中，compatible = "zgq,led";//指定的设备节点strMyLED.nd//proname="compatible"，给定要读取的属性名字//out_string=str:返回读取到的属性值//返回值:0，读取成功，负值，读取失败。if(ret < 0) {printk("led0 node: Failed to get compatible property\n"); return -EINVAL;}if (strcmp(str, "zgq,led")) {printk("led0 node: Compatible match failed\n");return -EINVAL;}/* 4、 根据设备树中的"led-gpio"属性，得到LED所使用的LED编号 */strMyLED.led_gpio_number = of_get_named_gpio(strMyLED.nd, "led-gpio", 0);//在led0节点中，led-gpio = <&gpioi 0 GPIO_ACTIVE_LOW>//np=strMyLED.nd,指定的“设备节点”//propname="led-gpio"，给定要读取的属性名字//Index=0,给定的GPIO索引为0//返回值：正值，获取到的GPIO编号；负值，失败。if(strMyLED.led_gpio_number < 0) {printk("can't get led-gpio");return -EINVAL;}printk("led-gpio num = %d\r\n", strMyLED.led_gpio_number);//打印结果为：“led-gpio num = 128“//因为GPIO编号是从0开始的，GPIOI端口的序号是8，每个端口有16个IO口，因此GPIOI0的编号为8*16=128return 0;
}int led_GPIO_request(void)
{int ret = 0;/* 5.向gpio子系统申请使用“gpio编号” */ret = gpio_request(strMyLED.led_gpio_number, "LED-GPIO");//gpio=strMyLED.led_gpio_number，指定要申请的“gpio编号”//Iabel="LED-GPIO"，给这个gpio引脚设置个名字为"LED-GPIO"//返回值：0，申请“gpio编号”成功;其他值，申请“gpio编号”失败；if (ret) {printk(KERN_ERR "strMyLED: Failed to request led-gpio\n");return ret;}/* 6、设置PI0为输出，并且输出高电平，默认关闭LED灯 */ret = gpio_direction_output(strMyLED.led_gpio_number, 1);//gpio=strMyLED.led_gpio_number,指定的“gpio编号”，这里是128，对应的是GI0引脚//value=1，设置引脚输出高电平//返回值：0，设置“引脚输出为vakued的值”成功;负值，设置“引脚输出为vakued的值”失败。if(ret < 0) {printk("can't set gpio!\r\n");}return 0;
}//函数功能：释放MyLED的gpio
void MyLED_free(void)
{gpio_free(strMyLED.led_gpio_number);
}void led_switch(u8 sta)
{if(sta == LEDON) {gpio_set_value(strMyLED.led_gpio_number, 0); /* 打开LED灯 */}
else if(sta == LEDOFF) {gpio_set_value(strMyLED.led_gpio_number, 1); /* 关闭LED灯 */}	
}

6、添加“LED.h”

#ifndef __LED_H
#define __LED_H#include <linux/types.h>
/*
数据类型重命名
使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
*/
#include <linux/of.h>   //使能device_node结构#define LEDOFF 	0				/* 关灯 */
#define LEDON 	1				/* 开灯 */struct MyLED_dev{struct device_node *nd; /*设备节点*/int led_gpio_number;   /*led所使用的GPIO编号*/
};
extern struct MyLED_dev strMyLED;extern int Get_led0_num(void);
extern int led_GPIO_request(void);
extern void MyLED_free(void);
extern void led_switch(u8 sta);#endif

7、添加“LED_drv.c”

#include "LED_drv.h"
#include "LED.h"
#include <linux/types.h>
//数据类型重命名
//使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
//使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
#include <linux/ide.h>
//使能copy_from_user(),copy_to_user()
#include <linux/module.h>
//使能LEDDriver_init(),LEDDriver_exit()
#include <linux/gpio.h>
//使能gpio_request(),gpio_free(),gpio_direction_input(),
//gpio_direction_output(),gpio_get_value(),gpio_set_value()#define LEDDriver_CNT    1   //定义设备数量为1
#define LEDDriver_NAME  "LEDDriver"  //定义设备的名字struct LEDDriver_dev strLEDDriver;/* 打开设备 */
static int LEDDriver_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{/*通过判断原子变量的值来检查LED有没有被别的应用使用*/if (!atomic_dec_and_test(&strLEDDriver.lock)){//当strLEDDriver.lock.counter=1时，atomic_dec_and_test()返回1//从strLEDDriver.lock.counter减1，如果结果为0就返回1，否则返回0;atomic_inc(&strLEDDriver.lock);/*小于0的话就加1,使其原子变量等于0*/return -EBUSY; /* LED被使用，返回忙*/}filp->private_data = &strLEDDriver; /*设置私有数据*/printk("LEDDriver_open!\r\n");return 0;
}/* 从设备读取数据，保存到首地址为buf的数据块中，长度为cnt个字节 */
//file结构指针变量flip表示要打开的设备文件
//buf表示用户数据块的首地址
//cnt表示用户数据的长度，单位为字节
//loff_t结构指针变量offt表示“相对于文件首地址的偏移”
static ssize_t LEDDriver_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}/* 向设备写数据，将数据块首地址为buf的数据，长度为cnt个字节，发送给用户 */
//file结构指针变量flip表示要打开的设备文件
//buf表示用户数据块的首地址
//cnt表示用户数据的长度，单位为字节
//loff_t结构指针变量offt表示“相对于文件首地址的偏移”
static ssize_t LEDDriver_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int ret = 0;unsigned char databuf[1];unsigned char ledstat;ret = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
//将buf[]中的前cnt个字节拷贝到databuf[]中if(ret <0){printk("kernel write failed!\r\n");ret = -EFAULT;}ledstat = databuf[0];/*获取到应用传递进来的开关灯状态*/led_switch(ledstat);/*执行开灯或执行关灯*/return ret;
}/* 关闭/释放设备 */
static int LEDDriver_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{struct LEDDriver_dev *dev = filp->private_data;atomic_inc(&dev->lock);/*关闭驱动文件的时候释放原子变量，便于其它线程使用*/printk("LEDDriver_release!\r\n");return 0;
}/*声明file_operations结构变量MyCharDevice_fops*/
/*它是指向设备的操作函数集合变量*/
const struct file_operations LEDDriver_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = LEDDriver_open,.read = LEDDriver_read,.write = LEDDriver_write,.release = LEDDriver_release,
};/*驱动入口函数 */
static int  __init LEDDriver_init(void)
{int ret;strLEDDriver.lock = (atomic_t)ATOMIC_INIT(0);/*初始化原子变量*/atomic_set(&strLEDDriver.lock, 1);/*原子变量初始值strLEDDriver.lock.counter=1*/ret=Get_led0_num();//读引脚编号if(ret < 0) return ret; /* 1、申请“gpio编号”*/ret=led_GPIO_request();//申请“gpio编号” if(ret < 0) return ret;//向gpio子系统申请使用“gpio编号” 失败/*2、申请设备号*/strLEDDriver.major=0;if(strLEDDriver.major)/*如果指定了主设备号*/{strLEDDriver.devid = MKDEV(strLEDDriver.major, 0);//输入参数strLEDDriver.major为“主设备号”//输入参数0为“次设备号”，大部分驱动次设备号都选择0//将strLEDDriver.major左移20位，再与0相或，就得到“Linux设备号”
ret=register_chrdev_region( strLEDDriver.devid,\LEDDriver_CNT, \LEDDriver_NAME );//strLEDDriver.devid表示起始设备号//LEDDriver_CNT表示次设备号的数量//LEDDriver_NAME表示设备名if(ret < 0)goto free_gpio;}else{ /* 没有定义设备号 */
ret=alloc_chrdev_region( &strLEDDriver.devid,\0, \LEDDriver_CNT,\LEDDriver_NAME);/* 申请设备号 *///strLEDDriver.devid：保存申请到的设备号//0：次设备号的起始地址//LEDDriver_CNT：要申请的次设备号数量；//LEDDriver_NAME：表示“设备名字”if(ret < 0)goto free_gpio;strLEDDriver.major = MAJOR(strLEDDriver.devid);/* 获取分配号的主设备号 *///输入参数strLEDDriver.devid为“Linux设备号”//将strLEDDriver.devid右移20位得到“主设备号”strLEDDriver.minor = MINOR(strLEDDriver.devid);/* 获取分配号的次设备号 *///输入参数strLEDDriver.devid为“Linux设备号”//将strLEDDriver.devid与0xFFFFF相与后得到“次设备号”}/*3、注册字符设备*/strLEDDriver.cdev.owner = THIS_MODULE;//使用THIS_MODULE将owner指针指向当前这个模块cdev_init(&strLEDDriver.cdev,&LEDDriver_fops);//注册字符设备，初始化“字符设备结构变量strLEDDriver.cdev”//strLEDDriver.cdev是等待初始化的结构体变量//LEDDriver_fops就是字符设备文件操作函数集合/*4、添加字符设备*/ret=cdev_add(&strLEDDriver.cdev,strLEDDriver.devid,LEDDriver_CNT);//添加字符设备/*&strLEDDriver.cdev表示指向要添加的字符设备，即字符设备结构strLEDDriver.cdev变量*///strLEDDriver.devid表示设备号//LEDDriver_CNT表示需要添加的设备数量if(ret < 0 ) //添加字符设备失败goto del_register;printk("dev id major = %d,minor = %d\r\n", strLEDDriver.major, strLEDDriver.minor);printk("LEDDriver_init is ok!!!\r\n");/*5、自动创建设备节点 */strLEDDriver.class =class_create(THIS_MODULE, LEDDriver_NAME);if (IS_ERR(strLEDDriver.class)){goto del_cdev;}/*6、创建设备 */strLEDDriver.device = device_create(strLEDDriver.class, NULL, strLEDDriver.devid, NULL, LEDDriver_NAME);//创建设备//设备要创建在strLEDDriver.class类下面//NULL表示没有父设备//strLEDDriver.devid是设备号;//参数drvdata=NULL，设备没有使用数据//LEDDriver_NAME是设备名字//如果设置fmt=LEDDriver_NAME 的话，就会生成/dev/LEDDriver_NAME设备文件。//返回值就是创建好的设备。if (IS_ERR(strLEDDriver.device)){goto destroy_class;}return 0;destroy_class:class_destroy(strLEDDriver.class);//删除类//strLEDDriver.class就是要删除的类del_cdev:cdev_del(&strLEDDriver.cdev);//删除字符设备//&strLEDDriver.cdev表示指向需要删除的字符设备，即字符设备结构strLEDDriver.cdev变量del_register:unregister_chrdev_region(strLEDDriver.devid, LEDDriver_CNT);/* 释放设备号 *///strLEDDriver.devid：需要释放的起始设备号//LEDDriver_CNT：需要释放的次设备号数量；free_gpio://申请设备号失败/*释放gpio编号*/MyLED_free();return -EIO;
}/*驱动出口函数 */
static void __exit LEDDriver_exit(void)
{/*1、删除字符设备*/cdev_del(&strLEDDriver.cdev);/*删除字符设备*//*&strLEDDriver.cdev表示指向需要删除的字符设备，即字符设备结构&strLEDDriver.cdev变量*//*2、 释放设备号 */unregister_chrdev_region(strLEDDriver.devid, LEDDriver_CNT);/*释放设备号 *///strLEDDriver.devid：需要释放的起始设备号//LEDDriver_CNT：需要释放的次设备号数;/*3、 删除设备 */device_destroy(strLEDDriver.class, strLEDDriver.devid);//删除创建的设备//strLEDDriver.class是要删除的设备所处的类//strLEDDriver.devid是要删除的设备号/*4、删除类*/class_destroy(strLEDDriver.class);//删除类//strLEDDriver.class就是要删除的类/*5、释放gpio编号*/MyLED_free();
}module_init(LEDDriver_init);
//指定LEDDriver_init()为驱动入口函数
module_exit(LEDDriver_exit); 
//指定LEDDriver_exit()为驱动出口函数MODULE_AUTHOR("Zhanggong");//添加作者名字
MODULE_LICENSE("GPL");//LICENSE采用“GPL协议”
MODULE_INFO(intree,"Y");
//去除显示“loading out-of-tree module taints kernel.”

8、添加“LED_drv.h”

#ifndef __LED_DRIVER_H
#define __LED_DRIVER_H#include <linux/types.h>
/*
数据类型重命名
使能bool,u8,u16,u32,u64, uint8_t, uint16_t, uint32_t, uint64_t
使能s8,s16,s32,s64,int8_t,int16_t,int32_t,int64_t
*/
#include <linux/cdev.h>
//使能cdev结构
//使能class结构和device结构struct LEDDriver_dev{dev_t devid; /*声明32位变量devid用来给保存设备号*/int major;   /*主设备号*/int minor;   /*次设备号*/struct cdev  cdev; /*字符设备结构变量cdev */struct class *class;     /*类*/struct device *device;  /*设备*/atomic_t lock;  /*原子变量*/
};
extern struct LEDDriver_dev strLEDDriver;#endif

9、添加“ButtonLED_APP.c”

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"#include <unistd.h>
//Linux系统编程下用到的延时函数
//使能usleep(),sleep()//#include <delay.h>
//Linux内核中用到的延时函数
//使能ndelay()，udelay()，mdelay()#define LED_OFF       0 /* 关灯 */
#define LED_ON        1 /* 开灯 *//*
参数argc: argv[]数组元素个数
参数argv[]:是一个指针数组
返回值: 0 成功;其他 失败
./ButtonLED_APP /dev/EXTI3Driver /dev/LEDDriver
*/
int main(int argc, char *argv[])
{int fd_button;int fd_led;int retvalue;int keyvalue;int status;/* 1. 判断参数 */if(argc != 3){printf("Error Usage!\r\n");return -1;}//argv[]是指向输入参数“./ButtonLED_APP /dev/EXTI3Driver /dev/LEDDriver”/* 2. 打开文件 */fd_button = open(argv[1], O_RDONLY);//O_RDONLY表示只读模式；//如果打开“/dev/EXTI3Driver”文件成功，则fd_button为“文件描述符”,argv[1]="/dev/EXTI3Driver"if(fd_button < 0){printf("Can't open file %s\r\n", argv[1]);return -1;}fd_led = open(argv[2], O_RDWR);//如果打开“/dev/LEDDriver”文件成功，则fd_led为“文件描述符”,argv[2]=“/dev/LEDDriver”if(fd_led < 0){printf("Can't open file %s\r\n", argv[2]);return -1;}/* 3. 读文件 */while(1){read(fd_button, &keyvalue, sizeof(keyvalue));if (keyvalue == LED_ON){//如果按键按下printf("KEY0 Press, value = %#X\r\n", keyvalue);/* 按下 */status = LED_ON;write(fd_led, &status, 1);sleep(1);//保证LED亮1妙}else if (keyvalue == LED_OFF){//如果按键松开printf("KEY0 Press, value = %#X\r\n", keyvalue);/* 按下 */status = LED_OFF;write(fd_led, &status, 1);//file结构指针变量fd_led表示要打开的设备文件//buf=&status表示用户数据块的首地址//cnt=1表示用户数据的长度，单位为字节}}/* 关闭设备 */retvalue = close(fd_button);//fd_button表示要关闭的“文件描述符”//返回值等于0表示关闭成功//返回值小于0表示关闭失败if(retvalue < 0){printf("Can't close file %s\r\n", argv[1]);return -1;}retvalue = close(fd_led);//fd_led表示要关闭的“文件描述符”//返回值等于0表示关闭成功//返回值小于0表示关闭失败if(retvalue < 0){printf("Can't close file %s\r\n", argv[2]);return -1;}return 0;
}

10、添加“Makefile”

#Linux一个Makefile编译多个内核驱动
KERNELDIR := /home/zgq/linux/atk-mp1/linux/my_linux/linux-5.4.31
#使用“:=”将其后面的字符串赋值给KERNELDIR
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
#采用“shell pwd”获取当前打开的路径
#使用“$(变量名)”引用“变量的值”
MyAPP := ButtonLED_APPobj-m := MyButton.o MyLED.oMyButton-y := EXTI3_drv.o EXTI3.o
MyLED-y := LED_drv.o LED.oCC := arm-none-linux-gnueabihf-gccdrv:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modulesapp:$(CC)  $(MyAPP).c  -o $(MyAPP)clean:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) cleanrm $(MyAPP)install:sudo cp *.ko $(MyAPP) /home/zgq/linux/nfs/rootfs/lib/modules/5.4.31/ -

11、添加“c_cpp_properties.json”

{"configurations": [{"name": "Linux","includePath": ["${workspaceFolder}/**","/home/zgq/linux/atk-mp1/linux/my_linux/linux-5.4.31","/home/zgq/linux/Linux_Drivers/IO_Block", "/home/zgq/linux/atk-mp1/linux/my_linux/linux-5.4.31/arch/arm/include","/home/zgq/linux/atk-mp1/linux/my_linux/linux-5.4.31/include","/home/zgq/linux/atk-mp1/linux/my_linux/linux-5.4.31/arch/arm/include/generated"],"defines": [],"compilerPath": "/usr/bin/gcc","cStandard": "gnu11","cppStandard": "gnu++14","intelliSenseMode": "gcc-x64"}],"version": 4
}

12、编译

输入“make clean回车”

输入“make drv回车”

输入“make app回车”

输入“make install回车”

输入“ls /home/zgq/linux/nfs/rootfs/lib/modules/5.4.31/ -l回车”查看是存在“ButtonLED_APP,MyButton.ko和MyLED.ko”

13、测试

启动开发板，从网络下载程序

输入“root”

输入“cd /lib/modules/5.4.31/回车”

切换到“/lib/modules/5.4.31/”目录

注意：“lib/modules/5.4.31/”在虚拟机中是位于“/home/zgq/linux/nfs/rootfs/”目录下，但在开发板中，却是位于根目录中。

输入“ls -l”查看“ButtonLED_APP,MyButton.ko和MyLED.ko”是否存在

输入“depmod”,驱动在第一次执行时，需要运行“depmod”

输入“modprobe MyButton.ko”，加载“MyButton.ko”模块

输入“modprobe MyLED.ko”，加载“MyLED.ko”模块

输入“lsmod”查看有哪些驱动在工作

输入“cat /proc/interrupts”，查看中断是否注册；

输入“ls /dev/EXTI3Driver -l回车”，发现节点文件“/dev/EXTI3Driver”

输入“ls /dev/LEDDriver -l回车”，发现节点文件“/dev/LEDDriver”

输入“./ButtonLED_APP /dev/EXTI3Driver /dev/LEDDriver回车”

按下按钮，等待串口输出“KEY0 Press, value = 0X1”，同时LED会亮。