嵌入式Linux下LED报警灯驱动设计及编程[研究分析].doc

嵌入式Linux下LED报警灯驱动设计及编程实验报告 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 完成时间： 实验5 嵌入式Linux下LED报警灯驱动设计及编程一.实验目的理解驱动本质，掌握嵌入式Linux系统下驱动开发相关知识，包括端口寄存器访问、接口函数编写、和文件系统挂接、注册及相关应用编程等知识点。二.实验内容实验5.1 嵌入式Linux下LED报警灯驱动设计及跑马灯应用编程实验5.2 添加看门狗功能的跑马灯应用编程三.预备知识Linux使用、驱动相关知识等四.实验设备及工具（包括软件调试工具）硬件：ARM 嵌入式开发平台、PC 机Pentium100 以上、串口线。软件： WinXP或UBUNTU开发环境。五.实验5.1步骤5.1 前期准备（1）看懂相关硬件电路图【见S3C6410实验箱电路图-底板.pdf】，以LED报警灯为例进行设计打开PDF硬件电路图，明确LED灯用到的多个GPIO及其控制器本实验电路 LED1-GPM0LED2-GPM1LED3-GPM2LED4-GPM3LED5-GPM4LED6-GPM5LED7-GPQ0LED8-GPQ1得出结论：8个LED灯使用到的硬件控制器分别为GPM和GPQ两个硬件控制器（2）在芯片手册中找到相应的硬件控制器部分，重心是看懂端口寄存器本实验要求完成LED流水灯设计，所以需要设置控制器中端口寄存器：GPMCON-设置相应位为输出口GPMDAT-控制相应位输出高电平-点亮LED灯输出低电平-熄灭LED灯(3) linux内核中相关寄存器读写函数读寄存器函数readl(寄存器虚地址);写寄存器函数writel(值(无符号整型), 寄存器虚地址);具体端口寄存器地址宏定义在/opt/FriendlyARM/linux-2.6.38/arch/arm/mach-s3c64xx/include/mach文件夹下的文件中，如端口M寄存器在gpio-bank-m.h文件中有定义：#define S3C64XX_GPMCON(S3C64XX_GPM_BASE + 0x00)#define S3C64XX_GPMDAT(S3C64XX_GPM_BASE + 0x04)5.2 LED报警灯驱动设计s3c6410_leddrv.c(1)头文件包含和相关宏定义#include <linux/miscdevice.h>#include <linux/delay.h>#include <asm/irq.h>/#include <mach/regs-gpio.h>#include <mach/hardware.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/module.h>#include <linux/init.h>#include <linux/mm.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/types.h>#include <linux/delay.h>#include <linux/moduleparam.h>#include <linux/slab.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/ioctl.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/string.h>#include <linux/list.h>#include <linux/pci.h>#include <asm/uaccess.h>#include <asm/atomic.h>#include <asm/unistd.h>#include <mach/map.h>#include <mach/regs-clock.h>#include <mach/regs-gpio.h>#include <plat/gpio-cfg.h>#include <mach/gpio-bank-e.h>#include <mach/gpio-bank-k.h>#define ON 1#define OFF 0(2)编写驱动接口函数/*功能：配置GPM05/GPQ01为输出口参数：无返回值：无*/void LedConfig(void)/读出端口M控制寄存器（S3C64XX_GPMCON）值，修改并写回相关端口寄存器/add your code unsigned int tmp; tmp =readl(S3C64XX_GPMCON); tmp &= (0XF<<0X0)|(0XF<<0X4)|(0XF<<0X8)|(0XF<<0XC)|(0XF<<0X10)|(0XF<<0X14); tmp |= (0X1<<0X0)|(0X1<<0X4)|(0X1<<0X8)|(0X1<<0XC)|(0X1<<0X10)|(0X1<<0X14); writel(tmp,S3C64XX_GPMCON); /*功能：点亮第i个LED灯参数：无符号整型变量iLed，表示第i个LED灯返回值：无*/void iLedOn(unsigned int iLed)/读出端口M数据寄存器(S3C64XX_GPKDAT)值，修改并写回相关端口寄存器/add your code hereunsigned int tmp;tmp =readl(S3C64XX_GPMDAT);tmp &= (0X1<<0X0)|(0X1<<0X1)|(0X1<<0X2)|(0X1<<0X3)|(0X1<<0X4)|(0X1<<0X5);writel(tmp,S3C64XX_GPMDAT);/*功能：熄灭第i个LED灯参数：无符号整型变量iLed，表示第i个LED灯返回值：无*/void iLedOff (unsigned int iLed)/读出端口M数据寄存器(S3C64XX_GPKDAT)值，修改并写回相关端口寄存器/add your code hereunsigned int tmp;tmp =readl(S3C64XX_GPMDAT);tmp &= (0X1<<0X0)|(0X1<<0X1)|(0X1<<0X2)|(0X1<<0X3)|(0X1<<0X4)|(0X1<<0X5);tmp |= (0X1<<0X0)|(0X1<<0X1)|(0X1<<0X2)|(0X1<<0X3)|(0X1<<0X4)|(0X1<<0X5);writel(tmp,S3C64XX_GPMDAT);(2)和文件系统接口对接static int s3c6410_led_open(struct inode *inode, struct file *filp)/把之前的端口K控制寄存器值读出来保存起来/调用LedConfig函数，把GPIO口配置成输出口/add your codeold_gpmcon_val=readl(S3C64XX_GPMCON);LedConfig();renturn 0;static int s3c6410_led _release(struct inode *inode, struct file *filp)/恢复之前的端口K控制寄存器初始值/add your codewritel(old_gpmcon_val,S3C64XX_GPMCON);renturn 0;static long s3c6410_led _ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)switch(cmd)case ON:/点亮所有LED灯/add your codeiLedOn();break;case OFF:/熄灭所有LED灯/add your codeiLedOff();break;struct file_operations led_fops=.open=_ s3c6410_led_open_,.release=_s3c6410_led_release_,. unlocked_ioctl=_ s3c6410_led_ioctl_,;(3)添加模块标记代码static int _init led_dev_init(void)int ret;ret = _ register_chrdev(0,"leddev",&led_fops)_;/注册设备printk (DEVICE_NAME"tinitializedn");return ret;static void _exit led_dev_exit(void)/注销设备/add your code_unregister_chrdev(leddevNo,"leddev")_;_module_init(led_dev_init);module_exit(led_dev_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("licnjupt.");5.2 编写Makefile并加载到内核（1）编写Makefile如下：obj-m:=_ leddrv.o_all:make C _ /opt/FriendlyARM/linux-2.6.38 _SUBDIRS=$(shell pwd) modulesclean:rm -rf *.ko *.o(3) 编译使用命令编译：_#make_编译完成后生成驱动文件_leddrv.ko_。(3) 加载驱动使用命令进行驱动加载_#insmod leddrv.ko_。（4）创建设备文件，将驱动设备号和设备文件名关联相关命令为:_#mknod /dev/leddev c 253 0_。5.3 编写应用程序任务：要求每5秒点亮所有的LED灯，然后熄灭，过5秒再点亮LED灯#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <sys/ioctl.h>#define ON 1#define OFF 0void main()fd=open(_”/dev/leddev”_,O_RDWR);if(fd<0)exit(1);while(1)/点亮LED灯ioctl(fd,ON);sleep(5);/熄灭LED灯_ ioctl(fd,OFF);_sleep(5);close (fd);5.4 按照现在的驱动设计，假设要完成LED跑马灯实验，请问是否可行_B_A.可行 B.不可行。如果不可行的话，应该怎样改造驱动代码和应用程序。驱动代码修改部分：应用程序修改部分：六. 实验5.2步骤6.1 实验预备知识（1）相关硬件看门狗硬件主要用于监控系统软件或者应用软件是否发生故障，如发生故障则可以通过发出硬件复位信号，使得系统能够重启，如果再配合相关自动加载应用程序等措施，则可以保证应用程序在发生故障后能够自恢复和重启。看门狗硬件由看门狗控制器组成，位于S3C6410处理器内部，无须处理器外其它硬件配合，因此仅需直接编程端口寄存器，并封装成文件系统接口即可。（2）端口寄存器及相关操作在内核代码文件中已经定义好看门狗相关端口寄存器对应的虚地址，见/opt/FriendlyARM/linux-2.6.38/arch/arm/plat-samsung/include/plat/regs-watchdog.h，如下：#define S3C2410_WTCON S3C_WDOGREG(0x00)#define S3C2410_WTDAT S3C_WDOGREG(0x04)#define S3C2410_WTCNT S3C_WDOGREG(0x08)读寄存器函数readl(寄存器虚地址);写寄存器函数writel(值(无符号整型), 寄存器虚地址);6.2 看门狗驱动代码（s3c6410_wdtdrv.c）设计 (1)头文件包含和相关宏定义#include <linux/module.h>#include <linux/moduleparam.h>#include <linux/types.h>#include <linux/timer.h>#include <linux/miscdevice.h>#include <linux/watchdog.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/init.h>#include <linux/platform_device.h>#include <linux/interrupt.h>#include <linux/clk.h>#include <linux/uaccess.h>#include <linux/io.h>#include <linux/cpufreq.h>#include <linux/slab.h>#include <mach/map.h>#undef S3C_VA_WATCHDOG#define S3C_VA_WATCHDOG (0)#include <plat/regs-watchdog.h>(2)编写驱动接口函数/*功能：打开看门狗，允许复位，禁止看门狗中断，并设置看门狗最长看门时间参数：无返回值：无*/void WdtConfig(void)/读出看门狗控制寄存器S3C2410_WTCON，保存原值，并按照要求修改 /最后写回看门狗端口控制寄存器S3C2410_WTCON/add your code unsigned int tmp; tmp=(0XFF<<8)|(0X0<<6)|(0X1<<5)|(0X2<<3)|(0XFF<<8)|(0X0<<2)|(0X1<<1)|(0XFF<<8)|(0X1<<0); writel(tmp,S3C2410_WTCON);(2)和文件系统接口对接static int s3c6410_wdt_open(struct inode *inode, struct file *filp)/打开看门狗，允许复位，禁止看门狗中断，并设置看门狗最长看门时间/add your codeold_wdtcon_val=readl(S3C2410_WTCON);WdtConfig();static ssize_t s3c6410_wdt_write(struct file *file, const char _user *data,size_t len, loff_t *ppos) /把data指针所指向的用户空间值更新到看门狗计数寄存器S3C2410_WTCNT中/add your code unsigned int val;copy_from_user(&val,data,4);writel(val,S3C2410_WTCNT);return 0;static int s3c6410_wdt_release(struct inode *inode, struct file *filp)/恢复之前的看门狗端口控制寄存器的原始值/add your codewritel(old_wdtcon_val,S3C2410_WTCON);return 0;struct file_operations wdt_fops=.open=_ s3c6410_wdt_open_,.release=_ s3c6410_wdt_release_,. write=_ s3c6410_wdt_write_,;(3)添加模块标记代码static int _init wdt_dev_init(void)int ret;ret = _ register_chrdev(0,"wdtdev",&wdt_fops)_;/注册设备printk (DEVICE_NAME"tinitializedn");return ret;static void _exit wdt_dev_exit(void)/注销设备/add your code_ unregister_chrdev(wdtdevNo,"wdtdev");_module_init(wdt_dev_init);module_exit(wdt_dev_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("licnjupt.");5.2 编写Makefile并加载到内核（1）编写Makefile如下：obj-m:=_ wdtdrv.o_all:make C _ /opt/FriendlyARM/linux-2.6.38_SUBDIRS=$(shell pwd) modulesclean:rm -rf *.ko *.o(3) 编译使用命令编译：_#make_编译完成后生成驱动文件_wdtdrv.ko_。(3) 加载驱动使用命令进行驱动加载_# insmod wdtdrv.ko_。（4）创建设备文件，将驱动设备号和设备文件名关联相关命令为:_#mknod /dev/leddev c 252 0_。5.3 编写应用程序任务：要求每5秒点亮所有的LED灯，然后熄灭，过5秒再点亮LED灯，要求能够添加看门狗支持#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <sys/ioctl.h>#include <pthread.h>#define ON 1#define OFF 0void *wdt_thrd_func(void *arg);void main()pthread_t wdt_thd;fd1=open(_"/dev/leddev"_,O_RDWR);/打开LED设备if(fd1<0)exit(1);fd2=open(_"/dev/wdtdev"_,O_RDWR);/打开看门狗设备if(fd2<0)exit(1);/创建看门狗喂狗线程if (pthread_create(&wdt_thd,NULL, wdt_thrd_func,NULL)!=0) printf("Create watchdog thread error!n"); exit(1); while(1)/点亮LED灯ioctl(fd,ON);sleep(5);/熄灭LED灯_ioctl(leddev_fd,OFF);_sleep(5);close (fd);void *wdt_thrd_func(void *arg)/每隔10秒喂狗一次unsigned int wdt_val=0XFFFF;while(1)/喂狗write(fd2,&wdt_val,sizeof(int);sleep(10);return;12技术l类别