【PHYTEC開發板試用體驗】2 實現一個酷炫霓虹燈_Part-B
本文來源電子發燒友社區，作者：jf_00240724， 帖子地址：https://bbs.elecfans.com/jishu_2284706_1_1.html
今天我們接上一篇繼續，需要做兩個事情。第一個是重寫驅動，第二個是開發霓虹燈應用程序。
第一章 重寫驅動
一.1. 知識儲備
一.1.1. 卸載驅動
一.1.1.1. linux加載/卸載驅動有兩種方法
一.1.1.1.1. modprobe
這里我們主要用這個。
注：在使用這個命令加載模塊前先使用depmod -a命令生成modules.dep文件，該文件位于/lib/modules/$(uname -r)目錄下；modprobe命令智能地向內核中加載模塊或者從內核中移除模塊，可載入指定的個別模塊，或是載入一組相依的模塊。modprobe會根據depmod所產生的依賴關系，決定要載入哪些模塊。若在載入過程中出錯，modprobe會卸載整組的模塊。
載入模塊的命令:
(1) 載入指定的模塊：modprobe drv.ko
(2) 載入全部模塊：modprobe -a
卸載模塊的命令：modprobe -r drv.ko
modprobe命令用于智能地向內核中加載模塊或者從內核中移除模塊。
modprobe可載入指定的個別模塊，或是載入一組相依的模塊。modprobe會根據depmod所產生的相依關系，決定要載入哪些模塊。若在載入過程中發生錯誤，在modprobe會卸載整組的模塊。
選項
-a或--all：載入全部的模塊；
-c或--show-conf：顯示所有模塊的設置信息；
-d或--debug：使用排錯模式；
-l或--list：顯示可用的模塊；
-r或--remove：模塊閑置不用時，即自動卸載模塊；
-t或--type：指定模塊類型；
-v或--verbose：執行時顯示詳細的信息；
-V或--version：顯示版本信息；
-help：顯示幫助。
參數 模塊名：要加載或移除的模塊名稱。
實例
查看modules的配置文件：modprobe -c
這里，可以查看modules的配置文件，比如模塊的alias別名是什么等。會打印許多行信息，例如其中的一行會類似如下：
alias symbol:ip_conntrack_unregister_notifier ip_conntrack
列出內核中所有已經或者未掛載的所有模塊：modprobe -l
這里，我們能查看到我們所需要的模塊，然后根據我們的需要來掛載；其實modprobe -l讀取的模塊列表就位于/lib/modules/`uname -r`目錄中；其中uname -r是內核的版本，例如輸出結果的其中一行是：
/lib/modules/2.6.18-348.6.1.el5/kernel/net/netfilter/xt_statistic.ko
掛載vfat模塊：modprobe vfat
這里，使用格式modprobe 模塊名來掛載一個模塊。掛載之后，用lsmod可以查看已經掛載的模塊。模塊名是不能帶有后綴的，我們通過modprobe -l所看到的模塊，都是帶有.ko或.o后綴。
移除已經加載的模塊：modprobe -r 模塊名
這里，移除已加載的模塊，和rmmod功能相同。
一.1.1.1.2. rmmod
這個卸載命令不會把其依賴模塊一同卸掉，所以這里我們只作簡單介紹。
一.1.2. Linux驅動框架
接下來，我們開始重新寫驅動，linux系統下寫驅動，其實就是配置相應的硬件寄存器，那本章的霓虹燈驅動，也就是對imX 8的GPIO進行配置，由于裸機實驗不同的是，并且驅動要符合linux驅動框架，下面我們來先理解了解一下linux的驅動框架。
一.1.2.0.1. 地址映射
linux的驅動，并不能夠直接操作寄存硬件寄存器，而是需要通過MMU即內存管理單元，它的主要功能是
一、以完成虛擬空間的物理空間的映射
二、內存保護設置存儲器的訪問權限，設置虛擬存儲空間的緩沖特性
這里我們會用到兩個函數ioremap,iounmap，它們分別是用來獲取物理地址空間對應的虛擬地址，和卸載時釋放掉之前所做的映射
一.1.2.0.2. linux內存訪問函數
對于arm來說，只有IO內存，linux內核建議使用一組操作函數來對映射后的內存進行讀寫操作
一、讀操作函數
<
1 u8 readb(constvolatilevoid __iomem *addr)
2 u16 readw(constvolatilevoid __iomem *addr)
3 u32 readl(constvolatilevoid __iomem *addr)
>
readb、readw和readl這三個函數分別對應8bit、16bit和32bit讀操作，參數addr就是要讀取寫內存地址，返回值就是讀取到的數據。
二、寫操作函數
<
1void writeb(u8 value,volatilevoid __iomem *addr)
2void writew(u16 value,volatilevoid __iomem *addr)
3void writel(u32 value,volatilevoid __iomem *addr)
>
writeb、writew和writel這三個函數分別對應8bit、16bit和32bit寫操作，參數value是要寫入的數值，addr是要寫入的地址。
接下來我們開始搭建一個linux驅動框架：
<
#include "linux/init.h"
#include "linux/module.h"
#include "linux/fs.h"
#include "linux/types.h"
// struct inode 聲明在 linux/fs.h 中
// struct file 聲明在 linux/fs.h 中
int led_open (struct inode *i, struct file *f)
{
// printk 聲明在 linux/printk.h 中
printk("led open!rn");
return 0;
}
int led_release (struct inode *i, struct file *f)
{
printk("led release!rn");
return 0;
}
// ssize_t 定義在 linux/types.h 中
// __user 定義在 linux/compiler.h 中
// size_t 定義在 linux/types.h 中
// loff_t 定義在 linux/types.h 中
ssize_t led_read (struct file *f, char __user *b, size_t c, loff_t * l)
{
printk("led read!rn");
return 0;
}
ssize_t led_write (struct file *f, const char __user *b, size_t c, loff_t *l)
{
printk("led write!rn");
return 0;
}
// 聲明在 linux/fs.h 頭文件中
static struct file_operations fops = {
.open = led_open,
.release = led_release,
.read = led_read,
.write = led_write,
};
/* 驅動入口函數 */
static int __init led_init(void)
{
/* 入口函數具體內容 */
int retvalue = 0;
// 聲明在 linux/fs.h 頭文件中
retvalue = register_chrdev(200,"chrdev",&fops);
if(retvalue < 0){
/* 字符設備注冊失敗 */
}
return 0;
}
/* 驅動出口函數 */
static void __exit led_exit(void)
{
/* 出口函數具體內容 */
// 聲明在 linux/fs.h 頭文件中
unregister_chrdev(200,"chrdev");
}
// 聲明在 linux/init.h 頭文件中
/* 將上面兩個函數指定為驅動的入口和出口函數 */
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
// 聲明在 linux/module.h 頭文件中
MODULE_LICENSE("GPL");
>
這只是一個驅動框架沒有實際內容。
一.2. 硬件準備
接下來我們要找到電路原理圖，和主芯片的操作手冊從而找到LED燈對應的哪一個引腳以及其對應的寄存器。
在如下鏈接中我們找到這樣一句話，好吧，原來他并不是GPIO控制的，而是一個iic芯片PCA9533中轉控制的，不得不說這個硬件設計讓人匪夷所思啊。
Multicolor (RGB) LED (D24)
The phyBOARD-Pollux provides one multicolor (RGB) LED (D24) (see phyBOARD-Pollux Components (Top)). The LEDs are connected to a LED driver (NXP PCA9533/01) controlled by I2C2 bus.
https://www.phytec.de/cdocuments ... wareManual-LEDsLEDs
一.3. 軟件-實操
一.3.1. 驅動卸載
基于以上的知識儲備，本來想嘗試一下卸載得掉leds這個驅動？但最終發現不是我們以上準備的驅動框架，而是sysfs的驅動框架，稍微研究一下，發現有點難度，值得針對性的再寫一篇。
在此我們就不去卸載了。
一.3.2. 驅動編寫
等研究好了sysfs驅動框架后，再實操一遍iic驅動編寫。
第二章 應用程序
二.1. 代碼
這里直接上代碼：
二.1.1. Leds_app.h
<
typedef enum{
LED1_RED = 1,
LED2_GREEN,
LED3_BULE
}LED_ID;
int leds_control(LED_ID led_id,unsigned char brightness)
>
二.1.2. Leds_app.c
<
int leds_control(LED_ID led_id,unsigned char brightness)
{
int fd = 0;
int ret = 0,len;
/*this buffer size is sufficient to store file path */
char buf[128];
//printf("enter leds_controlrn");
snprintf(buf, sizeof(buf), "/sys/class/leds/user-led%d/brightness",led_id);
fd = open(buf, O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("Can't open file %srn", buf);
return -1;
}
len = snprintf(buf, sizeof(buf),"%d", brightness);
ret =write(fd, buf, len);
if (ret < 0)
perror("sysfs_led_write:");
ret = close(fd);
if(ret < 0){
printf("Can't close file for led%drn", led_id);
return -1;
}
// printf("leaveleds_controlrn");
return 0;
}
>
二.1.3. Main.c
<
#include
#include
#include
#include "stdio.h"
#include "leds_app.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
int led1_value,led2_value,led3_value;
while (1) {
led1_value = rand()%255;
led2_value = rand()%255;
led3_value = rand()%255;
printf("led1:%3d led2:%3d led3:%3dn",led1_value,led2_value,led3_value);
leds_control(LED3_BULE,0);
leds_control(LED1_RED,led1_value);
sleep(0.9);
//leds_control(LED1_RED,0);
leds_control(LED2_GREEN,led2_value);
sleep(0.8);
leds_control(LED2_GREEN,0);
leds_control(LED3_BULE,led3_value);
sleep(0.5);
}
}
>
二.2. Log
打印出如下log
<
10:48:51: Starting /opt/HelloQuick/bin/HelloQuick ...
Warning: Identity filenot accessible: No such file or directory.
QML debugging is enabled. Only use this in a safe environment.
led1:163 led2:151 led3:162
led1: 85 led2: 83 led3:190
led1:241 led2:252 led3:249
led1:121 led2:107 led3: 82
led1: 20 led2: 19 led3:233
led1:226 led2: 45 led3: 81
led1:142 led2: 31 led3: 86
led1:8 led2: 87 led3: 39
led1:167 led2:5 led3:212
...
>
二.3. 看效果：
請觀看底部視頻
今天我們接上一篇繼續，需要做兩個事情。第一個是重寫驅動，第二個是開發霓虹燈應用程序。
第一章 重寫驅動
一.1. 知識儲備
一.1.1. 卸載驅動
一.1.1.1. linux加載/卸載驅動有兩種方法
一.1.1.1.1. modprobe
這里我們主要用這個。
注：在使用這個命令加載模塊前先使用depmod -a命令生成modules.dep文件，該文件位于/lib/modules/$(uname -r)目錄下；modprobe命令智能地向內核中加載模塊或者從內核中移除模塊，可載入指定的個別模塊，或是載入一組相依的模塊。modprobe會根據depmod所產生的依賴關系，決定要載入哪些模塊。若在載入過程中出錯，modprobe會卸載整組的模塊。
載入模塊的命令:
(1) 載入指定的模塊：modprobe drv.ko
(2) 載入全部模塊：modprobe -a
卸載模塊的命令：modprobe -r drv.ko
modprobe命令用于智能地向內核中加載模塊或者從內核中移除模塊。
modprobe可載入指定的個別模塊，或是載入一組相依的模塊。modprobe會根據depmod所產生的相依關系，決定要載入哪些模塊。若在載入過程中發生錯誤，在modprobe會卸載整組的模塊。
選項
-a或--all：載入全部的模塊；
-c或--show-conf：顯示所有模塊的設置信息；
-d或--debug：使用排錯模式；
-l或--list：顯示可用的模塊；
-r或--remove：模塊閑置不用時，即自動卸載模塊；
-t或--type：指定模塊類型；
-v或--verbose：執行時顯示詳細的信息；
-V或--version：顯示版本信息；
-help：顯示幫助。
參數 模塊名：要加載或移除的模塊名稱。
實例
查看modules的配置文件：modprobe -c
這里，可以查看modules的配置文件，比如模塊的alias別名是什么等。會打印許多行信息，例如其中的一行會類似如下：
alias symbol:ip_conntrack_unregister_notifier ip_conntrack
列出內核中所有已經或者未掛載的所有模塊：modprobe -l
這里，我們能查看到我們所需要的模塊，然后根據我們的需要來掛載；其實modprobe -l讀取的模塊列表就位于/lib/modules/`uname -r`目錄中；其中uname -r是內核的版本，例如輸出結果的其中一行是：
/lib/modules/2.6.18-348.6.1.el5/kernel/net/netfilter/xt_statistic.ko
掛載vfat模塊：modprobe vfat
這里，使用格式modprobe 模塊名來掛載一個模塊。掛載之后，用lsmod可以查看已經掛載的模塊。模塊名是不能帶有后綴的，我們通過modprobe -l所看到的模塊，都是帶有.ko或.o后綴。
移除已經加載的模塊：modprobe -r 模塊名
這里，移除已加載的模塊，和rmmod功能相同。
一.1.1.1.2. rmmod
這個卸載命令不會把其依賴模塊一同卸掉，所以這里我們只作簡單介紹。
一.1.2. Linux驅動框架
接下來，我們開始重新寫驅動，linux系統下寫驅動，其實就是配置相應的硬件寄存器，那本章的霓虹燈驅動，也就是對imX 8的GPIO進行配置，由于裸機實驗不同的是，并且驅動要符合linux驅動框架，下面我們來先理解了解一下linux的驅動框架。
一.1.2.0.1. 地址映射
linux的驅動，并不能夠直接操作寄存硬件寄存器，而是需要通過MMU即內存管理單元，它的主要功能是
一、以完成虛擬空間的物理空間的映射
二、內存保護設置存儲器的訪問權限，設置虛擬存儲空間的緩沖特性
這里我們會用到兩個函數ioremap,iounmap，它們分別是用來獲取物理地址空間對應的虛擬地址，和卸載時釋放掉之前所做的映射
一.1.2.0.2. linux內存訪問函數
對于arm來說，只有IO內存，linux內核建議使用一組操作函數來對映射后的內存進行讀寫操作
一、讀操作函數
<
1 u8 readb(constvolatilevoid __iomem *addr)
2 u16 readw(constvolatilevoid __iomem *addr)
3 u32 readl(constvolatilevoid __iomem *addr)
>
readb、readw和readl這三個函數分別對應8bit、16bit和32bit讀操作，參數addr就是要讀取寫內存地址，返回值就是讀取到的數據。
二、寫操作函數
<
1void writeb(u8 value,volatilevoid __iomem *addr)
2void writew(u16 value,volatilevoid __iomem *addr)
3void writel(u32 value,volatilevoid __iomem *addr)
>
writeb、writew和writel這三個函數分別對應8bit、16bit和32bit寫操作，參數value是要寫入的數值，addr是要寫入的地址。
接下來我們開始搭建一個linux驅動框架：
<
#include "linux/init.h"
#include "linux/module.h"
#include "linux/fs.h"
#include "linux/types.h"
// struct inode 聲明在 linux/fs.h 中
// struct file 聲明在 linux/fs.h 中
int led_open (struct inode *i, struct file *f)
{
// printk 聲明在 linux/printk.h 中
printk("led open!rn");
return 0;
}
int led_release (struct inode *i, struct file *f)
{
printk("led release!rn");
return 0;
}
// ssize_t 定義在 linux/types.h 中
// __user 定義在 linux/compiler.h 中
// size_t 定義在 linux/types.h 中
// loff_t 定義在 linux/types.h 中
ssize_t led_read (struct file *f, char __user *b, size_t c, loff_t * l)
{
printk("led read!rn");
return 0;
}
ssize_t led_write (struct file *f, const char __user *b, size_t c, loff_t *l)
{
printk("led write!rn");
return 0;
}
// 聲明在 linux/fs.h 頭文件中
static struct file_operations fops = {
.open = led_open,
.release = led_release,
.read = led_read,
.write = led_write,
};
/* 驅動入口函數 */
static int __init led_init(void)
{
/* 入口函數具體內容 */
int retvalue = 0;
// 聲明在 linux/fs.h 頭文件中
retvalue = register_chrdev(200,"chrdev",&fops);
if(retvalue < 0){
/* 字符設備注冊失敗 */
}
return 0;
}
/* 驅動出口函數 */
static void __exit led_exit(void)
{
/* 出口函數具體內容 */
// 聲明在 linux/fs.h 頭文件中
unregister_chrdev(200,"chrdev");
}
// 聲明在 linux/init.h 頭文件中
/* 將上面兩個函數指定為驅動的入口和出口函數 */
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
// 聲明在 linux/module.h 頭文件中
MODULE_LICENSE("GPL");
>
這只是一個驅動框架沒有實際內容。
一.2. 硬件準備
接下來我們要找到電路原理圖，和主芯片的操作手冊從而找到LED燈對應的哪一個引腳以及其對應的寄存器。
在如下鏈接中我們找到這樣一句話，好吧，原來他并不是GPIO控制的，而是一個iic芯片PCA9533中轉控制的，不得不說這個硬件設計讓人匪夷所思啊。
Multicolor (RGB) LED (D24)
The phyBOARD-Pollux provides one multicolor (RGB) LED (D24) (see phyBOARD-Pollux Components (Top)). The LEDs are connected to a LED driver (NXP PCA9533/01) controlled by I2C2 bus.
https://www.phytec.de/cdocuments ... wareManual-LEDsLEDs
一.3. 軟件-實操
一.3.1. 驅動卸載
基于以上的知識儲備，本來想嘗試一下卸載得掉leds這個驅動？但最終發現不是我們以上準備的驅動框架，而是sysfs的驅動框架，稍微研究一下，發現有點難度，值得針對性的再寫一篇。
在此我們就不去卸載了。
一.3.2. 驅動編寫
等研究好了sysfs驅動框架后，再實操一遍iic驅動編寫。
第二章 應用程序
二.1. 代碼
這里直接上代碼：
二.1.1. Leds_app.h
<
typedef enum{
LED1_RED = 1,
LED2_GREEN,
LED3_BULE
}LED_ID;
int leds_control(LED_ID led_id,unsigned char brightness)
>
二.1.2. Leds_app.c
<
int leds_control(LED_ID led_id,unsigned char brightness)
{
int fd = 0;
int ret = 0,len;
/*this buffer size is sufficient to store file path */
char buf[128];
//printf("enter leds_controlrn");
snprintf(buf, sizeof(buf), "/sys/class/leds/user-led%d/brightness",led_id);
fd = open(buf, O_RDWR);
if(fd < 0){
printf("Can't open file %srn", buf);
return -1;
}
len = snprintf(buf, sizeof(buf),"%d", brightness);
ret =write(fd, buf, len);
if (ret < 0)
perror("sysfs_led_write:");
ret = close(fd);
if(ret < 0){
printf("Can't close file for led%drn", led_id);
return -1;
}
// printf("leaveleds_controlrn");
return 0;
}
>
二.1.3. Main.c
<
#include
#include
#include
#include "stdio.h"
#include "leds_app.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
int led1_value,led2_value,led3_value;
while (1) {
led1_value = rand()%255;
led2_value = rand()%255;
led3_value = rand()%255;
printf("led1:%3d led2:%3d led3:%3dn",led1_value,led2_value,led3_value);
leds_control(LED3_BULE,0);
leds_control(LED1_RED,led1_value);
sleep(0.9);
//leds_control(LED1_RED,0);
leds_control(LED2_GREEN,led2_value);
sleep(0.8);
leds_control(LED2_GREEN,0);
leds_control(LED3_BULE,led3_value);
sleep(0.5);
}
}
>
二.2. Log
打印出如下log
<
10:48:51: Starting /opt/HelloQuick/bin/HelloQuick ...
Warning: Identity filenot accessible: No such file or directory.
QML debugging is enabled. Only use this in a safe environment.
led1:163 led2:151 led3:162
led1: 85 led2: 83 led3:190
led1:241 led2:252 led3:249
led1:121 led2:107 led3: 82
led1: 20 led2: 19 led3:233
led1:226 led2: 45 led3: 81
led1:142 led2: 31 led3: 86
led1:8 led2: 87 led3: 39
led1:167 led2:5 led3:212
...
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