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目錄

示例程序目標

編寫驅動程序

編寫應用程序

卸載驅動模塊

別人的經驗，我們的階梯！

大家好，我是道哥。

在前幾篇文章中，我們一塊討論了：在 Linux 系統中，編寫字符設備驅動程序的基本框架，主要是從代碼流程和 API 函數這兩方面觸發。

這篇文章，我們就以此為基礎，寫一個有實際應用功能的驅動程序：

1． 在驅動程序中，初始化 GPIO 設備，自動創建設備節點；

2． 在應用程序中，打開 GPIO 設備，并發送控制指令設置 GPIO 口的狀態；

示例程序目標

編寫一個驅動程序模塊：mygpio．ko。

當這個驅動模塊被加載的時候，在系統中創建一個 mygpio 類設備，并且在 ／dev 目錄下，創建 4 個設備節點：

／dev／mygpio0

／dev／mygpio1

／dev／mygpio2

／dev／mygpio3

因為我們現在是在 x86 平臺上來模擬 GPIO 的控制操作，并沒有實際的 GPIO 硬件設備。

因此，在驅動代碼中，與硬件相關部分的代碼，使用宏 MYGPIO＿HW＿ENABLE 控制起來，并且在其中使用printk輸出打印信息來體現硬件的操作。

在應用程序中，可以分別打開以上這 4 個 GPIO 設備，并且通過發送控制指令，來設置 GPIO 的狀態。

編寫驅動程序

以下所有操作的工作目錄，都是與上一篇文章相同的，即：～／tmp／linux－4．15／drivers／。

創建驅動目錄和驅動程序

＄ cd linux－4．15／drivers／

＄ mkdir mygpio＿driver

＄ cd mygpio＿driver

＄ touch mygpio．c

mygpio．c 文件的內容如下（不需要手敲，文末有代碼下載鏈接）：

相對于前幾篇文章來說，上面的代碼稍微有一點點復雜，主要是多了宏定義 MYGPIO＿HW＿ENABLE 控制部分的代碼。

比如：在這個宏定義控制下的三個與硬件相關的函數：

gpio＿hw＿init（）

gpio＿hw＿release（）

gpio＿hw＿set（）

就是與GPIO硬件的初始化、釋放、狀態設置相關的操作。

代碼中的注釋已經比較完善了，結合前幾篇文章中的函數說明，還是比較容易理解的。

從代碼中可以看出：驅動程序使用 alloc＿chrdev＿region 函數，來動態注冊設備號，并且利用了 Linux 應用層中的 udev 服務，自動在 ／dev 目錄下創建了設備節點。

另外還有一點：在上面示例代碼中，對設備的操作函數只實現了 open 和 ioctl 這兩個函數，這是根據實際的使用場景來決定的。

這個示例中，只演示了如何控制 GPIO 的狀態。

你也可以稍微補充一下，增加一個read函數，來讀取某個GPIO口的狀態。

控制 GPIO 設備，使用 write 或者 ioctl 函數都可以達到目的，只是 ioctl 更靈活一些。

創建 Makefile 文件

＄ touch Makefile

內容如下：

編譯驅動模塊

＄ make

得到驅動程序： mygpio．ko 。

加載驅動模塊

在加載驅動模塊之前，先來檢查一下系統中，幾個與驅動設備相關的地方。

先看一下 ／dev 目錄下，目前還沒有設備節點（ ／dev／mygpio［0－3］ ）。

＄ ls －l ／dev／mygpio＊

ls： cannot access ＇／dev／mygpio＊＇： No such file or directory

再來查看一下 ／proc／devices 目錄下，也沒有 mygpio 設備的設備號。

＄ cat ／proc／devices

為了方便查看打印信息，把dmesg輸出信息清理一下：

＄ sudo dmesg －c

現在來加載驅動模塊，執行如下指令：

＄ sudo insmod mygpio．ko

當驅動程序被加載的時候，通過 module＿init（ ） 注冊的函數 gpio＿driver＿init（） 將會被執行，那么其中的打印信息就會輸出。

還是通過 dmesg 指令來查看驅動模塊的打印信息：

＄ dmesg

可以看到：操作系統為這個設備分配的主設備號是 244，并且也打印了GPIO硬件的初始化函數的調用信息。

此時，驅動模塊已經被加載了！

來查看一下 ／proc／devices 目錄下顯示的設備號：

＄ cat ／proc／devices

設備已經注冊了，主設備號是： 244 。

設備節點

由于在驅動程序的初始化函數中，使用 cdev＿add 和 device＿create 這兩個函數，自動創建設備節點。

所以，此時我們在 ／dev 目錄下，就可以看到下面這4個設備節點：

現在，設備的驅動程序已經加載了，設備節點也被創建好了，應用程序就可以來控制 GPIO 硬件設備了。

應用程序

應用程序仍然放在 ～／tmp／App／ 目錄下。

＄ mkdir ～／tmp／App／app＿mygpio

＄ cd ～／tmp／App／app＿mygpio

＄ touch app＿mygpio．c

文件內容如下：

以上代碼也不需要過多解釋，只要注意參數的順序即可。

接下來就是編譯和測試了：

＄ gcc app＿mygpio．c －o app＿mygpio

執行應用程序的時候，需要攜帶2個參數：GPIO 設備編號（0 ～ 3），設置的狀態值（0 或者 1）。

這里設置一下／dev／mygpio0這個設備，狀態設置為1：

＄ sudo ．／app＿mygpio 0 1

［sudo］ password for xxx： ＜輸入用戶密碼＞

／dev／mygpio0： open success！

如何確認／dev／mygpio0這個GPIO的狀態確實被設置為1了呢？當然是看 dmesg 指令的打印信息：

＄ dmesg

通過以上打印信息可以看到：確實執行了【設置 mygpio0 的狀態為 1】的動作。

再繼續測試一下：設置 mygpio0 的狀態為 0：

＄ sudo ．／app＿mygpio 0 0

當然了，設置其他幾個GPIO口的狀態，都是可以正確執行的！

卸載驅動模塊

卸載指令：

＄ sudo rmmod mygpio

此時，／proc／devices 下主設備號 244 的 mygpio 已經不存在了。

再來看一下 dmesg的打印信息：

可以看到：驅動程序中的 gpio＿driver＿exit（ ） 被調用執行了。

并且，／dev 目錄下的 4 個設備節點，也被函數 device＿destroy（） 自動刪除了！