一、树莓派寄存器介绍：

  • GPFSEL0 GPIO Function Select 0： 功能选择 输入/输出

  • GPSET0 GPIO Pin Output Set 0 ： 输出0

  • GPSET1 GPIO Pin Output Set 1 ： 输出1

  • 0 = No effect

  • 1 = Set GPIO pin n

  • GPCLR0 GPIO Pin Output Clear 0： 清零

  • 0 = No effect

  • 1 = Clear GPIO pin n

  • GPCLR1 GPIO Pin Output Clear 1 ：清1

  • 每个寄存器都是32位的

举个例子，例如：我们把引脚5配置位输出引脚

FSEL5 17-15 001 我们把5引脚的17-15配置成001 GPIO Pin 5 is an output

注意：我们配置的底层引脚对应得是BCM

寄存器第0组位 FESL0–9

寄存器第1组位 FSEL10–19

具体的引脚信息可以通过官网查询

树莓派引脚

二、寄存器的地址问题

我们在编写驱动程序的时候，IO空间的起始地址是 0x3f000000 ,加上GPIO的偏移量 0x2000000 ,所以GPIO的物理地址应该是从 0x3f200000 开始的，然后在这个基础上进行Linux系统的MMU内存虚拟化管理，映射到虚拟地址上。

该图的尾部偏移是对的根据GPIO的物理地址0x3f200000可以知道：

  • GPFSEL0 0x3f200000

  • GPSET0 0x3f20001c

  • GPCLR0 0x3f200028

补充：这里我们的地址是物理地址，是操作不了的，所以需要转换成 虚拟地址 ，来进行操作

void __iomem * __ioremap(unsigned long phys_addr, size_t size, unsigned long flags);ioremap宏定义在asm/io.h内：#define ioremap(cookie,size)           __ioremap(cookie,size,0)

参数：

  • phys_addr：要映射的起始的IO地址

  • size：要映射的空间的大小

  • flags：要映射的IO空间和权限有关的标志

  • 该函数返回映射后的内核虚拟地址(3G-4G). 接着便可以通过读写该返回的内核虚拟地址去访问之这段I/O内存资源

三、以 pin5 引脚为例子：

pin5drive.c

#include<linux/fs.h>            //      file_operations声明
#include<linux/module.h>        //      module_init module_exit声明
#include<linux/init.h>          //      __init __exit 宏定义声明
#include<linux/device.h>        //      class device声明
#include<linux/uaccess.h>       //      copy_from_user的头文件
#include<linux/types.h>         //      设备号 dev_t 类型声明
#include <asm/io.h>             //      ioremap iounmap 的头文件static struct class *pin5_class;
static struct device *pin5_class_dev;static dev_t devno;     // 设备号
static int major = 233; // 主设备号
static int minor = 1;   //次设备号
static char *module_name = "pin5"; //模块名volatile unsigned int* GPFSEL0 = NULL; // volatile不会因编译器的优化而省略，每次直接读值
volatile unsigned int* GPSET0  = NULL;
volatile unsigned int* GPCLR0  = NULL;static int pin5_read (struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{printk("pin5_read\n"); // 内核的打印函数return 0;
}//pin5_open函数
static int pin5_open(struct inode *inode, struct file *file)
{printk("pin5_open\n"); // 内核的打印函数，和printf类似// 配置pin5引脚为输出引脚 ，需要把 bit 15~17 配置成001*GPFSEL0 &= ~(0x6 << 15); // 0x6 0110 左移15位，取反后为1001，把bit 16、17配置成 0 *GPFSEL0 |=  (0x1 << 15); // 把 第 15 位bit 配置成 1, 15~17为001输出 / 000输入，其中一工为0~31位return 0;
}//open_write函数
static ssize_t pin5_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{int cmd;printk("pin5_write\n");//      获取上层write函数的值copy_from_user(&cmd,buf,count); // 从上层获取函数的值第一个参数是一个char类型的指针const char __user *buf,用int也行//      根据值来设定操作 io 口，高电频还是低电频printk("get value\n");if(cmd == 1){*GPSET0 |= 0x1 << 5; // 把第 0 组 第5引脚置为 1 }else if(cmd == 0){*GPCLR0 |= 0x1 << 5;    // 第 5位置1 让清零寄存器把第 5 引脚清零}else{printk("undo\n");}return 0;
}
static struct file_operations pin5_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open  = pin5_open,.write = pin5_write,.read  = pin5_read,
};int __init pin5_drv_init(void) //真实驱动入口
{int ret;printk("insmod driver pin5 success\n");devno = MKDEV(major,minor); //2. 创建设备号ret = register_chrdev(major , module_name, &pin5_fops); //3.注册驱动，告诉内核，把这个驱动加入到内核的链表中pin5_class = class_create( THIS_MODULE, "myfirstdemo" ); // 让代码在dev自动生成设备pin5_class_dev = device_create( pin5_class , NULL , devno , NULL ,module_name ); //创建设备文件GPFSEL0 = ( volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200000,4);//    第一个参数为物理地址，第二个参数为映射的大小GPSET0  = ( volatile unsigned int *)ioremap(0x3f20001C,4);//    一般寄存器32位，4个字节 GPCLR0  = ( volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200028,4);//    把物理地址 转换为 虚拟地址//ioremap由于返回值是void*型需要强制转换  void __iomem * __ioremap(unsigned long phys_addr, size_t size, unsigned long flags)   return 0;
}void __exit pin5_drv_exit(void)
{iounmap(GPFSEL0);       //iounmap函数用于取消ioremap（）所做的映射iounmap(GPSET0);iounmap(GPCLR0);device_destroy(pin5_class,devno);class_destroy(pin5_class);unregister_chrdev( major, module_name);// 卸载驱动}module_init(pin5_drv_init); // 驱动入口，驱动安装的时候，会调用这个宏
module_exit(pin5_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

应用层代码测试 pin5test.c

#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>int main()
{int fd;int usecmd;int data;fd = open("/dev/pin5",O_RDWR);if(fd < 0){printf("open file failed\n");perror("why : ");}else{printf("open success\n");}printf("请输入你的指令 : 1/0 , 1: pin5 HIGH , 0: pin5 LOW\n");scanf("%d",&usecmd);if(usecmd == 1){data = 1;printf("data = %d\n",data);}else if(usecmd == 0){data = 0;printf("data = %d\n",data);}fd = write(fd, &data,1);}

（2）编译驱动代码 pin5drive.c ，放入源码树目录的 /drivers/char 目录下

1、先用 vi Makefile 打开，添加相应pin5 驱动说明

2、编译生成 .ko 文件

ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make modules

3、把ko文件发送到树莓派上

scp pin5dirve.ko pi@192.168.3.43:/home/pi

4、编译测试代码 pin5test.c 并将其发送到树莓派

arm-linux-gnueabihf-gcc pin5test.c -o pin5test

scp pin5test pi@192.168.3.43:/home/pi

5、安装 pin5 驱动

sudo insmod pin5drive.ko // 安装驱动，要超级权限

此时 /dev 目录下会有 pin5 :

lsmod // 可查看驱动是否安装

6、此时需要给pin5驱动 加权限，这样应用层才能看到测试信息

sudo chmod 666 /dev/pin5   // 666 为可读可写可操作权限

端口号，设备号都有体现

7、运行测试代码 ：

./pin5test

刚开始查看树莓派端口情况：

gpio readall

以输入1为例子：

此时驱动被修改成功为输出端口，为OUT

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