测试平台介绍

系统为Ubuntu16.04LTS，QT版本为5.12，开发板是正点原子的IMX6ULL.ALPHA(NAND)开发板，使用的是正点原子出厂系统。最终要实现的效果为：通过点击QT程序上的按钮来控制连接在开发板IO上继电器的通断，进而控制连接在继电器上的LED的点亮与熄灭。

测试系统接线

系统接线如图所示，继电器控制端接到UART3_RX引脚：

编写PlatformIO驱动程序

修改设备树

首先需要修改设备树，添加对应的设备节点，重点是设置compatible以及引脚定义pinctrl-name以及pinctrl-0，因为platform总线需要通过compatible值来匹配设备和驱动,pinctrl-name和pinctrl-0对应实际用于控制的IO。
需要注意的是，UART3_RX在原来的设备树里，已经被使用了。需要将使用这个引脚的设备默认状态设置为disabled，或是直接将其它地方用到这个引脚的代码注释掉，否则后面加载模块的时候会加载不上，后面编写驱动程序的部分会提到。

修改后使用make dtbs编译设备树文件，生成设备树文件imx6ull-14x14-nand-4.3-480x272-c.dtb、imx6ull-14x14-nand-4.3-800x480-c.dtb、imx6ull-14x14-nand-7-800x480-c.dtb、imx6ull-14x14-nand-7-1024x600-c.dtb、
imx6ull-14x14-nand-10.1-1280x800-c.dtb、imx6ull-14x14-nand-hdmi.dtb、imx6ull-14x14-nand-vga.dtb。

烧录设备树

通过U盘或是网络将生成的设备树文件拷贝到开发板上后，根据自己显示屏的尺寸和分辨率的情况，使用 nandwrite 指令将对应的设备树文件烧写到
NAND对应的地址中。完成后重启，在启动时，系统会根据屏幕类型自动选择设备树。

flash_erase /dev/mtd3 0 0
nandwrite -p /dev/mtd3 $Cur_Dir/imx6ull-14x14-nand-4.3-480x272-c.dtb
nandwrite -s 0x20000 -p /dev/mtd3 $Cur_Dir/imx6ull-14x14-nand-4.3-800x480-c.dtb
nandwrite -s 0x40000 -p /dev/mtd3 $Cur_Dir/imx6ull-14x14-nand-7-800x480-c.dtb
nandwrite -s 0x60000 -p /dev/mtd3 $Cur_Dir/imx6ull-14x14-nand-7-1024x600-c.dtb
nandwrite -s 0x80000 -p /dev/mtd3 $Cur_Dir/imx6ull-14x14-nand-10.1-1280x800-c.dtb
nandwrite -s 0xa0000 -p /dev/mtd3 $Cur_Dir/imx6ull-14x14-nand-hdmi.dtb
nandwrite -s 0xc0000 -p /dev/mtd3 $Cur_Dir/imx6ull-14x14-nand-vga.dtb
sync
reboot

如果使用的是EMMC版本的开发板，则使用以下命令(根据屏幕尺寸选择对应的设备树，以4.3寸800x480RGB屏为例)

cp imx6ull-14x14-emmc-4.3-800x480-c.dtb /run/media/mmcblk1p1
sync
reboot

这样，设备树就成功烧录到系统中了，烧录设备树后进入/proc/device-tree查看创建的节点是否存在，如果设备树存在就说明设备节点添加成功了。

Platform字符设备驱动设备框架

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
......
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/delay.h>/*设备匹配后probe函数执行*/
static int relays_probe(struct platform_device *dev)
{printk("relays module probe\r\n");return 0;
}/*移除platform设备的时候执行*/
static int relays_remove(struct platform_device *dev)
{printk("relays module remove\r\n");return 0;
}/*匹配列表*/
static const struct of_device_id relays_of_match[] = {{.compatible = "fzu,relays"},{ }
};/*platform驱动结构体*/
static struct platform_driver relays_driver = {.driver = {.name = "fzu,relays",.of_match_table = relays_of_match,},.probe = relays_probe,.remove = relays_remove,
};static int __init relays_init(void)
{printk("relays module init\r\n");return platform_driver_register(&relays_driver);
}static void __exit relays_exit(void)
{platform_driver_unregister(&relays_driver);printk("relays module exit\r\n");
}module_init(relays_init);
module_exit(relays_exit);MODULE_AUTHOR("xxxxxxx");
MODULE_LICENSE("GPL");

编写好设备框架后，编译，将驱动文件放到IMX6ULL开发版上，加载模块。如果引脚已经被其它设备占用，就会出现这样的报错：

这是因为这个引脚已经被作为UART3的RX使用了，如果要将这个引脚复用为普通IO，就需要在设备树禁用UART3，将status修改为disabled，或是直接修改pinctrl_uart3，将UART3_RX引脚注释掉。

重新编译，烧录设备树后，成功加载模块。

完善驱动框架

接下来就是往驱动框架里添加驱动注册、自动添加设备节点等内容了

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/delay.h>#define RELAYS_CNT      1
#define RELAYS_NAME     "relays"     #define RELAYS_OFF      0
#define RELAYS_ON       1/*设备结构体*/
struct relays_dev {dev_t devid;struct cdev cdev;struct class *class;struct device *device;int major;int minor;struct device_node *nd;int relaysgpio;
};struct relays_dev relaysdev;int relays_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{//printk("open\r\n");filp->private_data = &relaysdev;return 0;
}int relays_write (struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *ppos)
{//获取私有数据struct relays_dev *dev = (struct relays_dev*)filp->private_data;int retval;unsigned char datebuf[1];//printk("write\r\n");//从应用程序获取数据retval=copy_from_user(datebuf,buf,cnt);if(retval < 0){printk("kernel write failed\r\n");return -EFAULT;}   if(datebuf[0] == RELAYS_ON){gpio_set_value(dev->relaysgpio,0);//打开LED灯}else if(datebuf[0] == RELAYS_OFF){gpio_set_value(dev->relaysgpio,1);//关闭LED灯}return 0;
}int relays_release (struct inode *inode, struct file *filp)
{//struct dtsled_dev *dev = (struct dtsled_dev*)filp->private_data;return 0;
}struct file_operations relays_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = relays_open,.write = relays_write,.release = relays_release,
};/*设备匹配后probe函数执行*/
static int relays_probe(struct platform_device *dev)
{int ret = 0;printk("relays module probe\r\n");/*注册设备号*/relaysdev.major = 0;if(relaysdev.major){//设备号已指定relaysdev.devid = MKDEV(relaysdev.major,0);ret = register_chrdev_region(relaysdev.devid,RELAYS_CNT,RELAYS_NAME);}else{ret = alloc_chrdev_region(&relaysdev.devid,0,RELAYS_CNT,RELAYS_NAME);}if(ret < 0){printk("relays module fail devid\r\n");goto fail_devid;}else{relaysdev.major = MAJOR(relaysdev.devid);relaysdev.minor = MINOR(relaysdev.devid);printk("major:%d minor:%d \r\n",relaysdev.major,relaysdev.minor);}/*自动添加设备节点*//*注册设备*/relaysdev.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&relaysdev.cdev,&relays_fops);cdev_add(&relaysdev.cdev,relaysdev.devid,RELAYS_CNT);/*注册类*/relaysdev.class = class_create(THIS_MODULE,RELAYS_NAME);if(IS_ERR(relaysdev.device)){ret = PTR_ERR(relaysdev.device);goto fail_class;}/*创建设备*/relaysdev.device = device_create(relaysdev.class,NULL,relaysdev.devid,NULL,RELAYS_NAME);if(IS_ERR(relaysdev.device)){ret = PTR_ERR(relaysdev.device);goto fail_device;}/*初始化IO*/relaysdev.nd = of_find_node_by_path("/relays");if(relaysdev.nd == NULL){ret = -EINVAL;printk("relays module fail node\r\n");goto fail_nd;}relaysdev.relaysgpio = of_get_named_gpio(relaysdev.nd,"gpios",0);if(relaysdev.relaysgpio < 0){ret = -EINVAL;printk("relays module fail gpio\r\n");goto fail_gpio;}gpio_request(relaysdev.relaysgpio,"gpios");gpio_direction_output(relaysdev.relaysgpio,0);return 0;fail_gpio:
fail_nd:device_destroy(relaysdev.class,relaysdev.devid);
fail_device:class_destroy(relaysdev.class);
fail_class:unregister_chrdev_region(relaysdev.devid,RELAYS_CNT);cdev_del(&relaysdev.cdev);
fail_devid:return ret;
}/*移除platform设备的时候执行*/
static int relays_remove(struct platform_device *dev)
{printk("relays module remove\r\n");//注销设备时关闭gpio_set_value(relaysdev.relaysgpio,0);/*删除cdev*/cdev_del(&relaysdev.cdev);/*注销设备号*/unregister_chrdev_region(relaysdev.devid,RELAYS_CNT);/*注销设备*/device_destroy(relaysdev.class,relaysdev.devid);/*注销类*/class_destroy(relaysdev.class);//释放iogpio_free(relaysdev.relaysgpio);return 0;
}/*匹配列表*/
static const struct of_device_id relays_of_match[] = {{.compatible = "fzu,relays"},{ }
};/*platform驱动结构体*/
static struct platform_driver relays_driver = {.driver = {.name = "fzu,relays",.of_match_table = relays_of_match,},.probe = relays_probe,.remove = relays_remove,
};static int __init relays_init(void)
{printk("relays module init\r\n");return platform_driver_register(&relays_driver);
}static void __exit relays_exit(void)
{platform_driver_unregister(&relays_driver);printk("relays module exit\r\n");
}module_init(relays_init);
module_exit(relays_exit);MODULE_AUTHOR("xxxxxxx");
MODULE_LICENSE("GPL");

编写完驱动后，重新编译驱动，将驱动拷贝到开发板上，加载驱动后，进入/dev查看，可以看到设备节点存在

接下啦就要写一个测试程序来测试驱动功能

编写测试程序

在Linux系统中，控制IO的高低电平，需要在应用层对IO对应的设备文件写入数据，驱动从应用层中读取数据，做出对应的处理。例如用户向/dev/relays文件写入一个0，那么relays对应的驱动文件就可以读取到这个数，并做出处理。
驱动部分已经完成，这部分要完成的就是从应用层发送一个正确的数据给驱动。

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/time.h>/*
*argc:应用程序参数个数
*argv[]:参数内容字符串
*relaysAPP /dev/relays 0(1)
*/
int main(int argc,char *argv[])
{int fd;if(argc!=3){printf("usage error\r\n");return -1;}char *filename;unsigned char datebuf[1];filename = argv[1];fd = open(filename,O_RDWR);if(fd < 0){printf("open file %s failed\r\n",filename);return -1;}int ret;datebuf[0]=atoi(argv[2]);//将字符转换为数字ret=write(fd,datebuf,1);if(ret < 0){printf("led control failed\r\n");close(fd);return -1;}close(fd);
}

应用程序测试

编译完成后，使用交叉编译器编译应用程序

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

编译完成后，将编译生成的可执行文件拷贝到开发板上运行

./relaysAPP /dev/relays 0
./relaysAPP /dev/relays 1

接下来编写QT程序
使用QT程序控制Linux开发板上的继电器（二）

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