一 应用层操作硬件的两种方法

应用层想要对底层硬件进行操控，通常可以通过两种方式：

1. /dev/目录下的设备文件（设备节点）；
2. /sys/目录下设备的属性文件。

具体使用哪种方式需要根据不同功能类型设备进行选择，通常情况下，一般简单地设备会使用sysfs方式操控，其设备驱动在实现时会将设备的一些属性导出到用户空间sysfs文件系统，以属性文件的形式为用户空间提供对这些数据、属性的访问支持，譬如LED、GPIO等。但对于一些较复杂的设备通常会使用设备节点的方式，譬如LCD等、触摸屏、摄像头等。

 1.1 什么是sysfs文件系统

sysfs是一个基于内存的文件系统，同devfs、proc文件系统一样，称为虚拟文件系统；它的作用是将内核信息以文件的方式提供给应用层使用，sysfs文件系统的主要功能便是对系统设备进行管理，它可以产生一个包含所有系统硬件层次的视图。、

 1.2 sysfs与/sys的关系

sysfs文件系统挂载在/sys目录下，启动ALPHA/Mini I.MX6U开发板，进入Linux系统（开发板出厂系统）之后，我们进入到/sys目录下查看，如下所示：

/sys下的子目录	说明
/sys/devices	这是系统中所有设备存放的目录，也就是系统中的所有设 备在sysfs中的呈现、表达，也是sysfs管理设备的最重要 的目录结构。
/sys/block	块设备的存放目录，这是一个过时的接口，按照sysfs的设 计理念，系统所有的设备都存放在/sys/devices目录下，所 以/sys/block目录下的文件通常是链接到/sys/devices目录下的文件。
/sys/bus	这是系统中的所有设备按照总线类型分类放置的目录结 构，/sys/devices目录下每一种设备都是挂在某种总线下 的，譬如i2c设备挂在I2C总线下。同样，/sys/bus目录下 的文件通常也是链接到了/sys/devices目录。
/sys/class	这是系统中的所有设备按照其功能分类放置的目录结构， 同样该目录下的文件也是链接到了/sys/devices目录。按照 设备的功能划分组织在/sys/class目录下，譬如/sys/class/leds 目录中存放了所有的LED设备，/sys/class/input目录中存放
/sys/dev	这是按照设备号的方式放置的目录结构，同样该目录下的 文件也是链接到了/sys/devices目录。该目录下有很多以主 设备号:次设备号（major:minor）命名的文件，这些文件都 是链接文件，链接到/sys/devices目录下对应的设备。
/sys/firmware	描述了内核中的固件
/sys/fs	用于描述系统中所有文件系统，包括文件系统本身和按文 件系统分类存放的已挂载点。
/sys/kernel	这里是内核中所有可调参数的位置
/sys/module	这里有系统中所有模块的信息。
/sys/power	这里是系统中电源选项，有一些属性可以用于控制整个系 统的电源状态。

系统中所有的设备（对象）都会在/sys/devices体现出来，是sysfs文件系统中最重要的目录结构；而/sys/bus、/sys/class、/sys/dev分别将设备按照挂载的总线类型、功能分类以及设备号的形式将设备组织存放在这些目录中，这些目录下的文件都是链接到了/sys/devices中。

 1.3 LED的控制方式

正点原子 I.MX6U开发板底板上有一颗可被用户控制的LED灯，如下所示：

此LED设备使用的是Linux内核标准LED驱动框架注册而成，在/dev目录下并没有其对应的设备节点，其实现使用sysfs方式控制。进入到/sys/class/leds目录下，如下所示：  

 

这里我们主要关注便是brightness、max_brightness以及trigger三个文件，这三个文件都是LED设备的属性文件：  

1. brightness：控制LED的亮灭
2. max_brightness：该属性文件只能被读取，不能写，用于获取LED设备的最大亮度等级。
3. trigger：触发模式，该属性文件可读可写，读表示获取LED当前的触发模式，写表示设置LED的触发模式。不同的触发模式其触发条件不同，LED设备会根据不同的触发条件自动控制其亮、灭状态，通过cat命令查看该属性文件，可获取LED支持的所有触发模式以及LED当前被设置的触发模式：
4. 方括号（[heartbeat]）括起来的表示当前LED对应的触发模式，none表示无触发，常用的触发模式包括none（无触发）、mmc0（当对mmc0设备发起读写操作的时候LED会闪烁）、timer（LED会有规律的一亮一灭，被定时器控制住）、heartbeat（心跳呼吸模式，LED模仿人的心跳呼吸那样亮灭变化）。

 大致控制方式：将设备属性文件进行写入操作

echo timer > trigger //将LED触发模式设置为timer

echo none > trigger

//将LED触发模式设置为none

echo 1 > brightness //点亮LED echo 0 > brightness//熄灭LED

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>#define  LED_TRIGGER "/sys/class/leds/sys-led/trigger"
#define  LED_ON_OFF "/sys/class/leds/sys-led/brightness"
#define  HELP()  fprintf(stderr, "usage:\n   %s <on|off>\n %s <trigger> <type>\n", argv[0], argv[0])
#define  NONE 0
#define MMC0 1
#define TIMER 2
#define HEARTBEAT 3int msg_handle(char *buf)
{if(!strcmp(buf,"none")){return NONE;}if(!strcmp(buf,"mmc0")){return MMC0;}if(!strcmp(buf,"timer")){return TIMER;}if(!strcmp(buf,"heartbeat")){return HEARTBEAT;} return -1;
}int main(int argc ,char *argv[])
{int fd1 = 0;int fd2 = 0;int ret  = 0;int write_ret = 0;if(argc < 2){HELP();exit(-1);}fd1 = open(LED_TRIGGER,O_RDWR);   //fd1设备文件操作为控制触发方式if(fd1<0){perror("触发模式:");}fd2 =  open(LED_ON_OFF,O_RDWR);  //fd2设备文件用于控制开关if(fd2<0){perror("开关状态:");}if(!strcmp(argv[1],"on")){write(fd1,"none",strlen("none"));write(fd2,"1",1);}else if(!strcmp(argv[1],"off")){write(fd1,"none",strlen("none"));write(fd2,"0",1);}else if(!strcmp(argv[1],"trigger")){if(argc != 3){HELP();exit(-1);}ret = msg_handle(argv[2]);switch (ret){case NONE:break;case MMC0:break;case TIMER:write_ret =  write(fd1,argv[2],strlen(argv[2]));if(write_ret < 0){perror("");}break;case HEARTBEAT:write_ret =  write(fd1,argv[2],strlen(argv[2]));if(write_ret < 0){perror("");}break;default:HELP();break;}}close(fd1);close(fd2);
}

程序中定义了两个宏，LED_TRIGGER和LED_BRIGHTNESS，分别对应/sys/class/leds/sys-led/trigger和/sys/class/leds/sys-led/brightness属性文件