Linux 内核已经集成了像 LED 灯这样非常基础的设备驱动。Linux 内核的 LED 灯驱动采用platform 框架,因此我们只需要按照要求在设备树文件中添加相应的 LED 节点即可。
一、Linux内核自带LED驱动使能
要使用 Linux 内核自带的 LED 灯驱动首先得先配置 Linux 内核,使能自带的 LED 灯驱动,输入如下命令打开 Linux 配置菜单:
make menuconfig
按照如下路径打开 LED 驱动配置项:
-> Device Drivers-> LED Support (NEW_LEDS [=y])->LED Support for GPIO connected LEDs
按照上述路径,选择“LED Support for GPIO connected LEDs”,将其编译进 Linux 内核,也即是在此选项上按下“Y”键,使此选项前面变为“<*>”,如图:
在“LED Support for GPIO connected LEDs”上按下‘?’ 可以打开此选项的帮助信息:
把 Linux 内 部 自 带 的 LED 灯 驱 动 编 译 进 内 核 以 后 ,CONFIG_LEDS_GPIO 就会等于‘y’, Linux 会根据 CONFIG_LEDS_GPIO 的值来选择如何编译LED 灯驱动,如果为‘y’就将其编译进 Linux 内核。
配置好 Linux 内核以后退出配置界面,打开.config 文件,会找到“CONFIG_LEDS_GPIO=y”这一行,如图所示:
重新编译 Linux 内核,然后使用新编译出来的 zImage 镜像启动开发板,开发板内就会LED灯驱动。
二、Linux内核自带LED驱动简介
1、LED灯驱动框架分析
LED 灯驱动文件为/drivers/leds/leds-gpio.c,可以打开/drivers/leds/Makefile 这个文件,找到如下所示内容:
# LED Core
obj-$(CONFIG_NEW_LEDS) += led-core.o
.....
obj-$(CONFIG_LEDS_GPIO_REGISTER) += leds-gpio-register.o
obj-$(CONFIG_LEDS_GPIO) += leds-gpio.o
2obj-$(CONFIG_LEDS_LP3944) += leds-lp3944.o
......
如果定义了 CONFIG_LEDS_GPIO 的话就会编译 leds-gpio.c 这个文件,选择将 LED 驱动编译进 Linux 内核,在.config 文件中就会有“CONFIG_LEDS_GPIO=y”这一行,因此 leds-gpio.c 驱动文件就会被编译。
接下来我们看一下 leds-gpio.c 这个驱动文件,找到驱动注册函数:
static const struct of_device_id of_gpio_leds_match[] = {{ .compatible = "gpio-leds", },{},
};static struct platform_driver gpio_led_driver = {.probe = gpio_led_probe,.remove = gpio_led_remove,.driver = {.name = "leds-gpio",.of_match_table = of_gpio_leds_match,},
};/* 驱动注册函数 */
module_platform_driver(gpio_led_driver);
of_gpio_leds_match:为LED驱动的匹配表,compatible属性就是匹配的对象,我们在设备中LED灯节点的compatible属性要与of_gpio_leds_match匹配表一致,gpio_led_probe函数才能执行,否者驱动没法工作。
gpio_led_driver:Linux 内核自带的 LED 驱动采用了 platform 框架。
driver->name:驱动名字,在/sys/bus/platform/drivers 目录下存在一个名为“leds-gpio”的文件。
2、module_platform_driver 函数简析
LED 驱动会采用 module_platform_driver 函数向 Linux 内核注册platform 驱动,其实在 Linux 内核中会大量采用 module_platform_driver 来完成向 Linux 内核注册 platform 驱动的操作。 module_platform_driver 定义在 include/linux/platform_device.h 文件中,为一个宏,定义如下:
#define module_platform_driver(__platform_driver) \module_driver(__platform_driver, platform_driver_register, \platform_driver_unregister)
可以看出, module_platform_driver 依赖 module_driver, module_driver 也是一个宏,定义在include/linux/device.h 文件中,内容如下:
#define module_driver(__driver, __register, __unregister, ...) \
static int __init __driver##_init(void) \
{ \return __register(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
} \
module_init(__driver##_init); \
static void __exit __driver##_exit(void) \
{ \__unregister(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
} \
module_exit(__driver##_exit);
将函数展开后得到:
static int __init gpio_led_driver_init(void)
{return platform_driver_register (&(gpio_led_driver));
}
module_init(gpio_led_driver_init);static void __exit gpio_led_driver_exit(void)
{platform_driver_unregister (&(gpio_led_driver) );
}
module_exit(gpio_led_driver_exit);
这就是我们前面使用的注册驱动模块的框架。
3、gpio_led_probe 函数简析
当驱动和设备匹配以后 gpio_led_probe 函数就会执行,此函数主要是从设备树中获取 LED灯的 GPIO 信息,函数内容如下所示:
static int gpio_led_probe(struct platform_device *pdev)
{struct gpio_led_platform_data *pdata = dev_get_platdata(&pdev->dev);struct gpio_leds_priv *priv;int i, ret = 0;if (pdata && pdata->num_leds) { /* 非设备树情况 */。。。。} else { /* 使用设备树情况 */priv = gpio_leds_create(pdev);if (IS_ERR(priv))return PTR_ERR(priv);}platform_set_drvdata(pdev, priv);return 0;
}
如果使用设备树的话,使用 gpio_leds_create 函数从设备树中提取设备信息,获取到的 LED 灯 GPIO 信息保存在返回值中, gpio_leds_create 函数内容如下:
static struct gpio_leds_priv *gpio_leds_create(struct platform_device *pdev)
{struct device *dev = &pdev->dev;struct fwnode_handle *child;struct gpio_leds_priv *priv;int count, ret;struct device_node *np;/* 统计子结点数量 */count = device_get_child_node_count(dev);if (!count)return ERR_PTR(-ENODEV);priv = devm_kzalloc(dev, sizeof_gpio_leds_priv(count), GFP_KERNEL);if (!priv)return ERR_PTR(-ENOMEM);/* 遍历子结点,获取每个子结点信息 */device_for_each_child_node(dev, child) {struct gpio_led led = {};const char *state = NULL;/* 获取 LED 灯所使用的 GPIO 信息 */led.gpiod = devm_get_gpiod_from_child(dev, NULL, child);if (IS_ERR(led.gpiod)) {fwnode_handle_put(child);ret = PTR_ERR(led.gpiod);goto err;}np = of_node(child);/* 读取子节点 label 属性值,因为使用 label 属性作为 LED 的名字 */if (fwnode_property_present(child, "label")) {fwnode_property_read_string(child, "label", &led.name);} else {if (IS_ENABLED(CONFIG_OF) && !led.name && np)led.name = np->name;if (!led.name)return ERR_PTR(-EINVAL);}/* 获取“linux,default-trigger”属性值 */fwnode_property_read_string(child, "linux,default-trigger",&led.default_trigger);/* 获取“default-state”属性值 */if (!fwnode_property_read_string(child, "default-state",&state)) {if (!strcmp(state, "keep"))led.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_KEEP;else if (!strcmp(state, "on"))led.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_ON;elseled.default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_OFF;}if (fwnode_property_present(child, "retain-state-suspended"))led.retain_state_suspended = 1;ret = create_gpio_led(&led, &priv->leds[priv->num_leds++],dev, NULL);if (ret < 0) {fwnode_handle_put(child);goto err;}}return priv;err:for (count = priv->num_leds - 2; count >= 0; count--)delete_gpio_led(&priv->leds[count]);return ERR_PTR(ret);
}
调用 device_get_child_node_count 函数统计子节点数量,一般在在设备树中创建一个节点表示 LED 灯,然后在这个节点下面为每个 LED 灯创建一个子节点。因此子节点数量也是 LED 灯的数量。遍历每个子节点,获取每个子节点的信息。读取子节点 label 属性值,因为使用 label 属性作为 LED 的名字,获取“linux,default-trigger”属性值,可以通过此属性设置某个 LED 灯在Linux 系统中的默认功能,比如作为系统心跳指示灯等等,获取“default-state”属性值,也就是 LED 灯的默认状态属性,调用 create_gpio_led 函数创建 LED 相关的 io,其实就是设置 LED 所使用的 io为输出之类的。 create_gpio_led 函数主要是初始化 led_dat 这个 gpio_led_data 结构体类型变量,led_dat 保存了 LED 的操作函数等内容。
知道了驱动获取哪些节点信息后,我们就可以使用时候添加节点时,我们就可以知道如何添加节点信息,添加哪些节点信息。
二、设备树节点编写
打开文档 Documentation/devicetree/bindings/leds/leds-gpio.txt,此文档详细的讲解了 Linux自带驱动对应的设备树节点该如何编写,我们在编写设备节点的时候要注意以下几点:
①、 创建一个节点表示 LED 灯设备,比如 dtsleds,如果板子上有多个 LED 灯的话每个LED灯都作为 dtsleds 的子节点。
②、dtsleds 节点的 compatible 属性值一定要为“gpio-leds”。
③、设置 label 属性,此属性为可选,每个子节点都有一个 label 属性, label 属性一般表示LED 灯的名字,比如以颜色区分的话就是 red、 green 等等。
④、每个子节点必须要设置 gpios 属性值,表示此 LED 所使用的 GPIO 引脚!
⑤、可以设置“linux,default-trigger”属性值,也就是设置 LED 灯的默认功能,可以查阅
Documentation/devicetree/bindings/leds/common.txt 这个文档来查看可选功能,比如:
backlight: LED 灯作为背光。
default-on: LED 灯打开
heartbeat: LED 灯作为心跳指示灯,可以作为系统运行提示灯。
ide-disk: LED 灯作为硬盘活动指示灯。
timer: LED 灯周期性闪烁,由定时器驱动,闪烁频率可以修改
⑥、可以设置“default-state”属性值,可以设置为 on、 off 或 keep,为 on 的时候 LED 灯默认打开,为 off 的话 LED 灯默认关闭,为 keep 的话 LED 灯保持当前模式。
示例:
在dtsled节点里面,添加了Linux内核LED驱动需要的节点信息,还包括了使用pinctrl子系统和gpio子系统的节点信息可以参考前面的 六、(正点原子)pinctrl子系统和gpio子系统_正点原子开发板gpio-CSDN博客
编译设备树文件,开发板使用新的设备树文件启动。
三、验证
在LED驱动添加后在/sys/bus/platform/driver里面会有配置的leds-gpio驱动文件:
在/sys/bus/platform/devices里面会有设备树添加的节点设备:
在启动内核时,我们的LED灯设置为 heartbeat模式,所以LED灯会像心跳一样闪动。,执行如下指令改变当前触发模式,改成[none]模式就可以通过指令来控制 LED 的亮灭了
echo none > /sys/class/leds/sys-led/trigger // 改变 LED 的触发模式
echo 1 > /sys/class/leds/sys-led/brightness // 点亮 LED
echo 0 > /sys/class/leds/sys-led/brightness // 熄灭 LED