openwrt开发--驱动程序IPK包开发（GPIO控制）

前面一章介绍了应用程序的IPK包开发，今天简单的提供一个驱动程序的IPK包范例，并且提供用户侧的调用代码，实现对GPIO的驱动。主要看的还是这个过程，即如何编译一个IPK的驱动包，至于怎么开发更复杂的驱动程序

别问，问就是正在学习。

代码结构

首先来看一下代码结构，对照APP开发，简单多了，因为没有页面那些东西。

package/kernel/gpio_control_driver/
├── Makefile  生成IPK包的Makefile
└── src├── gpio_control_driver.c    驱动模块主文件├── gpio_control_driver.h    驱动模块头文件└── Makefile             内部编译Makefile

各部分分解一下子

1.外部的Makefile

include $(TOPDIR)/rules.mk
include $(INCLUDE_DIR)/kernel.mk模块名称
PKG_NAME:=gpio_control_driver
PKG_RELEASE:=1include $(INCLUDE_DIR)/package.mkdefine KernelPackage/gpio_control_driverSUBMENU:=Other modules  所属内核子目录，在menuconfig的时候的选项位置DEPENDS:=@GPIO_SUPPORT  依赖模块，需要GPIO模块支持TITLE:=Driver for JS9331/JS7628 gpios control  模块标题，在在menuconfig的时候的选项名称FILES:=$(PKG_BUILD_DIR)/gpio_control_driver.ko  模块名称KCONFIG:=AUTOLOAD:=$(call AutoLoad,30,gpio_control_driver)  开启自动加载模块
endef描述信息
define KernelPackage/gpio_control_driver/descriptionKernel module to control gpios for JS9331 and JS7628
endefEXTRA_KCONFIG:= \CONFIG_GPIO_CONTROL_DRIVER=m
编译准备，包括了创建目录，拷贝文件，
define Build/Preparemkdir -p $(PKG_BUILD_DIR)$(CP) ./src/* $(PKG_BUILD_DIR)/
endef编译过程
define Build/Compile$(MAKE) -C "$(LINUX_DIR)" \CROSS_COMPILE="$(TARGET_CROSS)" \ARCH="$(LINUX_KARCH)" \SUBDIRS="$(PKG_BUILD_DIR)" \EXTRA_CFLAGS="$(BUILDFLAGS)" \$(EXTRA_KCONFIG)
endef执行编译过程
$(eval $(call KernelPackage,gpio_control_driver))

这里只是简单介绍了一下各行的作用，细节的内容太多了，大部分参数都需要去这些文件

include $(TOPDIR)/rules.mk
include $(INCLUDE_DIR)/kernel.mk
include $(INCLUDE_DIR)/package.mk

中寻找答案。

2.src中的Makefile

obj-${CONFIG_GPIO_CONTROL_DRIVER}     += gpio_control_driver.o

这里只需要定义一下中间文件。其他过程会自动完成。

3.主函数文件

#include <linux/types.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/hrtimer.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/time.h>
#include <asm-generic/errno-base.h>
#include <linux/miscdevice.h>#include "gpio_control_driver.h"static int gpio_control_open(struct inode *pinode, struct file *pfile)
{printk("***%s***\n",__func__);return 0;
}static int gpio_control_release(struct inode *pinode, struct file *pfile)
{printk("***%s***\n",__func__);return 0;
}核心函数
static long gpio_control_ioctl(struct file *pfile, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{int ret;unsigned char gpio_number;unsigned char gpio_value;printk("***%s***\n",__func__);printk("cmd:0x%02X arg:0x%04X\n",cmd, arg);gpio_number = GET_GPIO_NUM(arg);gpio_value  = GET_GPIO_VALUE(arg);printk("gpio number:%d\n", gpio_number);printk("gpio value:0x%02X\n", gpio_value);switch (cmd){case GPIO_CONTROL_SET_OUT:printk("command: GPIO_CONTROL_SET_OUT\n");ret = gpio_direction_output(gpio_number, gpio_value);if (ret < 0){printk("###gpio_direction_output ERROR: can't set gpio %d output###\n", gpio_number);return -1;}printk("command: GPIO_CONTROL_SET_OUT done\n");break;case GPIO_CONTROL_SET_IN:ret = gpio_direction_input(gpio_number);if (ret < 0){printk("###gpio_direction_input ERROR: can't set gpio %d input###\n", gpio_number);return -1;}printk("command: GPIO_CONTROL_SET_IN\n");break;
#if 0case GPIO_CONTROL_GET_DIRECTION:printk("command: GPIO_CONTROL_GET_DIRECTION\n");break;
#endifcase GPIO_CONTROL_SET_VALUE:gpio_set_value(gpio_number, gpio_value);printk("command: GPIO_CONTROL_SET_VALUE\n");break;case GPIO_CONTROL_GET_VALUE:ret = gpio_get_value(gpio_number);if (ret < 0){printk("###gpio_get_value ERROR: can't get gpio %d value###\n", gpio_number);return -1;}printk("command: GPIO_CONTROL_GET_VALUE\n");break;case GPIO_CONTROL_REQUEST_GPIO:printk("command: GPIO_CONTROL_REQUEST_ONE\n");if (0 > gpio_request(gpio_number, "gpio_ctrl")){printk("###gpio_request ERROR: can't request %d pin for output###\n", gpio_number);return -1;}printk("command: GPIO_CONTROL_REQUEST_GPIO done\n");break;case GPIO_CONTROL_FREE_GPIO:gpio_free(gpio_number);printk("command: GPIO_CONTROL_FREE_GPIO done\n");break;default:printk("***Unknown command:0x%02X\n***\n", cmd);break;}return 0;
}static const struct file_operations gpio_control_ops = {.owner            = THIS_MODULE,.open            = gpio_control_open,.release       = gpio_control_release,.unlocked_ioctl = gpio_control_ioctl,
};static struct miscdevice s_gpio_control_dev = {.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,.fops = &gpio_control_ops,.name = GPIO_CONTROL_DEV_NAME
};模块加载
static int gpio_control_init(void)
{int result;result = misc_register(&s_gpio_control_dev);if (result != 0) {printk("###misc_register error###\n");return -1;}printk("**gpio_control module initiation OK**\n");return result;
}模块退出
void gpio_control_exit(void)
{//unregister what we registeredmisc_deregister(&s_gpio_control_dev);printk("**gpio_control module exit**\n");
}module_init(gpio_control_init);
module_exit(gpio_control_exit);MODULE_VERSION("V1.0");
MODULE_AUTHOR("wurobinson <wurobinson@zhuotk.com>");
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

这里我们选择使用的设备类型是 --混杂设备，因为它只是驱动一个GPIO，不像那些字符设备，块设备那么复杂，用户只是需要用ioctl即可控制，不需要读写操作。

在Linux驱动中把无法归类的五花八门的设备定义为混杂设备(用miscdevice结构体表述)。miscdevice共享一个主设备号MISC_MAJOR(即10)，但次设备号不同。所有的miscdevice设备形成了一个链表，对设备访问时内核根据次设备号查找对应的miscdevice设备，然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。在内核中用struct miscdevice表示miscdevice设备，然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。miscdevice的API实现在drivers/char/misc.c中。

根据代码

static const struct file_operations gpio_control_ops = {.owner          = THIS_MODULE,.open            = gpio_control_open,.release       = gpio_control_release,.unlocked_ioctl = gpio_control_ioctl,
};

其中可以看出 open和release都没做操作，其实也不需要操作。关键的函数就在于
gpio_control_ioctl中，里面负责实现了gpio方向及值的配置，主要涉及到了这几个函数，看名字也都能看出来是什么功能。

gpio_direction_output(gpio_number, gpio_value);
gpio_direction_input(gpio_number);
gpio_set_value(gpio_number, gpio_value);

4.头文件


#ifndef GPIO_CONTROL_DRIVER_H_
#define GPIO_CONTROL_DRIVER_H_#include <linux/cdev.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/kfifo.h>#define GET_GPIO_NUM(arg1)        (unsigned char)((arg1 >> 24) & 0xff)
#define GET_GPIO_VALUE(arg1)    (unsigned char)((arg1 >> 16) & 0xff)#define GPIO_CONTROL_MAJOR                    99//device major number#define GPIO_CONTROL_DEV_NAME        "gpio_control"//IOCTRL CMDs
#define GPIO_CONTROL_SET_OUT            0x01
#define GPIO_CONTROL_SET_IN             0x02
//#define GPIO_CONTROL_GET_DIRECTION    0x03
#define GPIO_CONTROL_SET_VALUE          0x04
#define GPIO_CONTROL_GET_VALUE          0x05
#define GPIO_CONTROL_REQUEST_GPIO       0x06
#define GPIO_CONTROL_FREE_GPIO          0x07#endif /* GPIO_CONTROL_DRIVER_H_ */

编译

整个目录以文件夹形式拷贝到/package/kernel/路径下，然后进行

make menuconfig

进入配置页面，选上如下配置
Kernel modules —>
Other modules —>
kmod-gpio_control_driver… Driver for JS9331/JS7628 gpios control
保存退出，执行

make V=s

重新编译源码，就可以得到安装包

bin/targets/ar71xx/generic/packages/kmod-gpio_control_driver_4.4.79-1_mips_24kc.ipk

拷贝至开发板，执行安装命令

opkg install kmod-gpio_control_driver_4.4.79-1_mips_24kc.ipk

即可完成安装。并且可以查看到内核模块挂载。

到这里内核驱动的部分就完成了。下面是试用过程。

用户侧程序

内核驱动加载之后，需要在用户侧进行设备操作。简单写了一个控制程序

int main(int argc,char **argv)
{int fd = 0;unsigned int cmd = 0;unsigned int value = 0;if( argc != 3 ){printf( "usage: %s cmd value \n", basename( argv[0] ) );return 1;}cmd=atoi(argv[1]);value = atoi(argv[2]);printf("cmd :0x%04x value:0x%04x \n",cmd,value);/*打开设备文件*/fd = open("/dev/gpio_control", O_RDWR);if(fd <0){printf("open dev error \n");}else{printf("open dev success \n");}ioctl(fd,cmd,value);/*关闭设备*/close(fd);return 0;
}

然后编译成目标板的可执行程序，编译过程可以参照前面的APP开发，也可以使用交叉编译工具直接编译出程序，拷贝到开发板中。

然后，如果我要控制GPIO22端口为输出高电平。则执行

root@ZhuoTK:/tmp# ./gpio_control_user 1 369164288
cmd :0x0001 value:0x16010000
open dev success 内核打印
[  451.423441] ***gpio_control_open***
[  451.426940] ***gpio_control_ioctl***
[  451.430422] cmd:0x01 arg:0x16010000
[  451.433993] gpio number:22
[  451.436597] gpio value:0x01
[  451.439358] command: GPIO_CONTROL_SET_OUT
[  451.443382] command: GPIO_CONTROL_SET_OUT done
[  451.448710] ***gpio_control_release***

通过使用万用表就可以测量到高电平的输出了，搞定。

结束语

昨天开始，上海又出现了3位新冠，还是从北京过去的，今天开始又要排查好多单位好多人了
听说国外又发现了更凶残的病毒变种

赶紧带口罩吧。