17-Linux下的LED驱动
1.6.2 Linux下的LED驱动
在Linux下，可以使用字符设备驱动的框架来编写对应于代码清单1.3的LED设备驱动（这里仅仅是为了讲解的方便，到后文我们会发现，内核中实际实现了一个提供sysfs结点的GPIO LED驱动，位于drivers/leds/leds-gpio.c），操作硬件的LightInit()、LightOn()、LightOff()函数仍然需要，但是，遵循Linux编程的命名习惯，重新将其命名为light_init()、light_on()、light_off()。这些函数将被LED设备驱动中独立于设备的针对内核的接口进行调用，代码清单1.4给出了Linux下LED的驱动，此时读者并不需要能读懂这些代码。
代码清单1.4 Linux操作系统下LED的驱动
1 #include .../包含内核中的多个头文件/
2 /设备结构体/
3 struct light_dev {
4 struct cdev cdev; /字符设备cdev结构体/
5 unsigned char vaule; /LED亮时为1，熄灭时为0，用户可读写此值/
6 };
7 struct light_dev *light_devp;
8 int light_major = LIGHT_MAJOR;
9 MODULE_AUTHOR("Barry Song [email protected]");
10 MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
11 /打开和关闭函数/
12 int light_open(struct inode inode, struct file filp)
13 {
14 struct light_dev *dev;
15 / 获得设备结构体指针 /
16 dev = container_of(inode->i_cdev, struct light_dev, cdev);
17 / 让设备结构体作为设备的私有信息 /
18 filp->private_data = dev;
19 return 0;
20 }
21 int light_release(struct inode inode, struct file filp)
22 {
23 return 0;
24 }
25 /读写设备:可以不需要 /
26 ssize_t light_read(struct file filp, char __user buf, size_t count,
27 loff_t *f_pos)
28 {
29 struct light_dev dev = filp->private_data; /获得设备结构体 */
30 if (copy_to_user(buf, &(dev->value), 1))
31 return -EFAULT;
32 return 1;
33 }
34 ssize_t light_write(struct file filp, const char __user buf, size_t count,
35 loff_t *f_pos)
36 {
37 struct light_dev *dev = filp->private_data;
38 if (copy_from_user(&(dev->value), buf, 1))
39 return -EFAULT;
40 /根据写入的值点亮和熄灭LED/
41 if (dev->value == 1)
42 light_on();
43 else
44 light_off();
45 return 1;
46 }
47 / ioctl函数 /
48 int light_ioctl(struct inode inode, struct file filp, unsigned int cmd,
49 unsigned long arg)
50 {
51 struct light_dev *dev = filp->private_data;
52 switch (cmd) {
53 case LIGHT_ON:
54 dev->value = 1;
55 light_on();
56 break;
57 case LIGHT_OFF:
58 dev->value = 0;
59 light_off();
60 break;
61 default:
62 / 不能支持的命令 /
63 return -ENOTTY;
64 }
65 return 0;
66 }
67 struct file_operations light_fops = {
68 .owner = THIS_MODULE,
69 .read = light_read,
70 .write = light_write,
71 .ioctl = light_ioctl,
72 .open = light_open,
73 .release = light_release,
74 };
75 /设置字符设备cdev结构体/
76 static void light_setup_cdev(struct light_dev *dev, int index)
77 {
78 int err, devno = MKDEV(light_major, index);
79 cdev_init(&dev->cdev, &light_fops);
80 dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
81 dev->cdev.ops = &light_fops;
82 err = cdev_add(&dev->cdev, devno, 1);
83 if (err)
84 printk(KERN_NOTICE "Error %d adding LED%d", err, index);
85 }
86 /模块加载函数/
87 int light_init(void)
88 {
89 int result;
90 dev_t dev = MKDEV(light_major, 0);
91 / 申请字符设备号/
92 if (light_major)
93 result = register_chrdev_region(dev, 1, "LED");
94 else {
95 result = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, "LED");
96 light_major = MAJOR(dev);
97 }
98 if (result < 0)
99 return result;
100 / 分配设备结构体的内存 /
101 light_devp = kmalloc(sizeof(struct light_dev), GFP_KERNEL);
102 if (!light_devp) {
103 result = -ENOMEM;
104 goto fail_malloc;
105 }
106 memset(light_devp, 0, sizeof(struct light_dev));
107 light_setup_cdev(light_devp, 0);
108 light_gpio_init();
109 return 0;
110 fail_malloc:
111 unregister_chrdev_region(dev, light_devp);
112 return result;
113 }
114 /模块卸载函数/
115 void light_cleanup(void)
116 {
117 cdev_del(&light_devp->cdev); /删除字符设备结构体/
118 kfree(light_devp); /释放在light_init中分配的内存/
119 unregister_chrdev_region(MKDEV(light_major, 0), 1); /删除字符设备/
120 }
121 module_init(light_init);
122 module_exit(light_cleanup);
上述代码的行数与代码清单1.3已经不能比拟，除了代码清单1.3中的硬件操作函数仍然需要外，代码清单1.4中还包含了大量对我们暂时陌生的元素，如结构体file_operations、cdev，Linux内核模块声明用的MODULE_AUTHOR、MODULE_LICENSE、module_init、module_exit，以及用于字符设备注册、分配和注销用的函数register_chrdev_region()、alloc_chrdev_region()、unregister_chrdev_region()等。我们也不能理解为什么驱动中要包含light_init ()、light_cleanup ()、light_read()、light_write()等函数。
此时，我们只需要有一个感性认识，那就是，上述暂时陌生的元素都是Linux内核给字符设备定义的为实现驱动与内核接口而定义的。Linux对各类设备的驱动都定义了类似的数据结构和函数。