MT6572平台加入呼吸灯功能—

上一篇介绍了本实验所使用的主要IC及其通信方式，这里开始记录正式的开发过程。所选用的平台为MTK的MT6572，做过MTK智能平台研发的亲们都知道，MTK将自己的东西都添加在自加的包mediatek下面，kernel部分也不例外。然而为了体现普遍性，本实验我严格按照google提供的Android框架结构来进行相应添加的，即驱动程序添加在kernel/drivers/目录下。由于Android系统是基于Linux内核搭建起来的，所以Android驱动基本上就是Linux驱动。这里先简要介绍下编写Linux驱动程序的步骤：

第1步：建立Linux驱动框架（驱动的装载和卸载）

Linux内核在使用驱动时首先要装载驱动，装载过程中进行一些初始化工作：创建设备文件，分配内存等；在Linux系统退出时则需要卸载驱动，卸载过程中进行删除设备文件，释放内存等。所以Linux驱动需要提供了两个函数来分别处理驱动初始化和退出的工作，而Linux内核提供了两个宏来指定这两个函数：module_init和module_exit宏。Linux驱动程序一般都需要指定这俩函数，因此包含这俩函数和指定函数的这俩宏的C程序文件可看作是Linux的驱动框架。如本实验中breath_leds.c为呼吸灯驱动文件，其中有如下两句：

module_init(breath_leds_init);
module_exit(breath_leds_exit);

即表示呼吸灯驱动被装载时将执行breath_leds_init函数，Linux系统退出时将执行breath_leds_exit函数。

第2步：注册和注销设备文件

任何一个Linux驱动都需要一个设备文件，用来与应用程序完成交互。建立设备文件一般都在上一步指定的breath_leds_init函数中完成，相对应的，删除设备文件在上一步指定的breath_leds_exit函数中完成。由于该设备文件与应用程序是通过字节传输进行通信的，可作为字符设备进行创建，需要使用cdev_init, register_chrdev_region, cdev_add, class_create, device_create等函数。创建设备文件步骤如下：

1）使用cdev_init函数初始化cdev

描述字符设备文件需要一个cdev结构体，该结构体在<Linux内核源码>/include/linux/cdev.h中定义：

struct cdev {
struct kobject kobj; //封装设备文件的对象
struct module *owner; //指向所用内核模块指针
const struct file_operations *ops; //指向回调的指针
struct list_head list; //指向上一个和下一个cdev机构体指针
dev_t dev; //dev_t是int型数据类型，表示设备号。前12bit表示主设备号，后20bit表示次设备号
unsigned int count; //请求连接的设备编号范围（最大值），建立多设备时使用
};

调用cdev_init初始化大部分cdev成员变量，cdev_init函数代码：

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
{
memset(cdev, 0, sizeofsizeof *cdev);
INIT_LIST_HEAD(&cdev->list); //初始化首尾指针
kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default); //初始化设备文件对象
cdev->ops = fops; //关联file_operations
}

可以看出，cdev.owner变量并没有在该函数中初始化，所以cdev.owner需要自己另外初始化。本实验中对应代码为：

static struct cdev leds_cdev;
cdev_init(&leds_cdev, &dev_fops);
leds_cdev.owner = dev_fops.owner;

其中dev_fops为struct file_operations类型，稍候介绍。

2）使用register_chrdev_region或alloc_chrdev_region函数指定设备号

Linux设备文件的设备号分为主设备号和次设备号，用1个int类型(dev_t)表示，其中前12位表示主设备号，后20位表示从设备号。指定设备号有两种方法：

> 直接在代码中指定（register_chrdev_region）

> 动态分配（alloc_chrdev_region）

直接指定设备号虽然比较直观，但是如果主设备号和次设备号已经存在，建立设备文件就会失败。而使用alloc_chrdev_region函数会自动分配一个未使用的主设备号。alloc_chrdev_region函数原型如下：

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const charchar *name);

其中，dev表示设备号指针，即分配的设备号存储地址，baseminor值用来决定怎么分配次设备号，如baseminor为10，则分配的第一个设备文件的次设备号为10，count表示分配的次设备号范围，即分配几个次设备号，如count为3，baseminor为10，则会分配三个次设备号（10、11、12），name表示设备文件名称。

如果要直接指定设备号，需要使用register_chrdev_region函数注册字符设备区域，函数原型如下：

int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name);

其中from参数表示指定的设备号，count参数表示次设备号范围，name表示设备文件名称。一般采用分别指定主设备号和次设备号的方式指定设备号，使用MKDEV宏将主设备号和次设备号组合成设备号，如下：

int dev_number = MKDEV(major, minor);

使用MAJOR和MINOR宏可从设备号中获取主设备号和次设备号：

int major = MAJOR(dev_number);
int minor = MINOR(dev_number);

3）使用cdev_add函数将字符设备添加到内核中的字符设备数组中

cdev_add函数将字符设备添加到probes数组中，probes数组中保存着已建立的字符设备。cdev_add函数原型如下：

int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count);

其中p表示设备文件指针，dev表示设备号，count表示设备数量。

4）使用class_create宏创建struct class，最后创建设备文件时会用到该结构体

struct class 包含了一些与设备文件有关的变量以及一些回调函数指针变量。本实验对应代码如下：

static struct classclass *leds_class = NULL;
leds_class = class_create(THIS_MODULE, DEV_NAME);

其中DEV_NAME是设备文件名称。

5）使用device_create函数创建设备文件

device_create用于创建设备文件，函数原型如下：

struct device *device_create(struct class *class. struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...);

可使用如下代码创建呼吸灯设备文件：

device_create(leds_class, NULL, dev_num, NULL, DEV_NAME);

销毁设备文件稍微简单一点，依次调用device_destory，class_destory，unregister_chrdev_region函数即可。看名字大家也知道这3个函数的作用。函数原型如下：

void device_destory(struct class *class, dev_t devt);
void class_destory(struct class *cls);
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);

第3步：指定驱动相关信息

驱动程序是自描述的，通过MODULE_AUTHOR，MODULE_LICENSE，MODULE_ALIAS，MODULE_DESCRIPTION等宏指定与驱动相关的信息。这些信息一般在文件末尾指定：

MODULE_AUTHOR宏指定模块作者；MODULE_LICENSE宏指定开源协议；MODULE_ALIAS宏指定模块别名；MODULE_DESCRIPTION宏指定模块描述信息。

第4步：指定回调函数

Linux驱动包含多种动作，即事件。如想设备文件写入数据时会触发“写”事件，Linux会调用对应驱动程序的write回调函数，从驱动程序读数据则调用read回调函数。驱动层与上层的通信主要就靠这些回调函数进行的。这些回调函数都由struct file_operations结构体指定。如本实验中我只需要向呼吸灯控制芯片SN3112-12写入数据，所以只实现了write回调：

static struct file_operations dev_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.write = breath_leds_write,
};

其中.owner表示这些回调函数使用的模块范围，即只使用于本模块。

第5步：编写业务逻辑

这步无须赘言，指定了回调函数，不能什么都不干吧，必须实现相关功能，如实现上步指定的breath_leds_write函数。

第6步：编写Makefile文件

Linux内核源代码的编译规则都是通过Makefile文件定义的，所以每个Linux驱动必须要有一个Makefile文件。

第7步：编译

可直接编译进内核，也可作为模块单独编译，这步可通过写一个Kconfig进行编译选项配置。

大体上开发Linux驱动也就上面这些步骤，现在记录下本实验驱动开发过程：

一编写驱动源代码

进入kernel/drivers/目录，新建breath_leds目录，进入该目录，新建breath_leds.c：

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/pci.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <mach/mt_gpio.h>
#include <linux/delay.h>
#define DEV_NAME "breath_leds" //设备名称
#define DEV_COUNT 1 //设备文件数量
#define BREATH_LEDS_MAJOR 0 //默认主设备号
#define BREATH_LEDS_MINOR 1 //默认次设备号
#define IIC_ADDR 0xa8 //i2c 地址
#define SN3112_EN GPIO141
#define SN3112_SCL GPIO102
#define SN3112_SDA GPIO138
#define LED1_3_CON_REG 0x13
#define LED4_9_CON_REG 0x14
#define LED10_12_CON_REG 0x15
#define SET_SCL_PIN_HIGH() (mt_set_gpio_out(SN3112_SCL, GPIO_OUT_ONE))
#define SET_SCL_PIN_LOW() (mt_set_gpio_out(SN3112_SCL, GPIO_OUT_ZERO))
#define SET_SDA_PIN_HIGH() (mt_set_gpio_out(SN3112_SDA, GPIO_OUT_ONE))
#define SET_SDA_PIN_LOW() (mt_set_gpio_out(SN3112_SDA, GPIO_OUT_ZERO))
static ssize_t breath_leds_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos);
static int major = BREATH_LEDS_MAJOR; //主设备号
static int minor = BREATH_LEDS_MINOR; //次设备号
static dev_t dev_num; //设备号
static struct class *leds_class = NULL; //struct class
//通过i2c发送一个字节
static void send_iic_byte(unsigned short data)
{
unsigned short b_mask;
unsigned short i;
b_mask = 0x80; // 1 << 7 : first send MSB
for (i=0; i<8; i++)
{
if ((b_mask & data) != 0)
{
SET_SDA_PIN_HIGH();
}
else
{
SET_SDA_PIN_LOW();
}
udelay(1);
SET_SCL_PIN_HIGH();
udelay(2);
SET_SCL_PIN_LOW();
udelay(1);
b_mask >>= 1;
}
}
//往sn3112寄存器reg_addr中写入数据data
static unsigned short write_iic_reg(unsigned short reg_addr, unsigned short data)
{
unsigned short ack = 0; //for read iic ack
unsigned short iic_addr = IIC_ADDR & 0xfe;
//start condition
SET_SCL_PIN_HIGH();
SET_SDA_PIN_HIGH();
udelay(1);
SET_SDA_PIN_LOW();
udelay(1);
SET_SCL_PIN_LOW();
udelay(1);
//send iic addr
send_iic_byte(iic_addr);
//read ack
SET_SCL_PIN_HIGH();
udelay(1);
SET_SDA_PIN_LOW();
//ack = iic_read_ack();
udelay(3);
SET_SCL_PIN_LOW();
udelay(1);
//send reg addr
send_iic_byte(reg_addr);
//read ack
SET_SCL_PIN_HIGH();
udelay(1);
SET_SDA_PIN_LOW();
//ack = iic_read_ack();
udelay(3);
SET_SCL_PIN_LOW();
udelay(1);
//send data
send_iic_byte(data);
//read ack
SET_SCL_PIN_HIGH();
udelay(1);
SET_SDA_PIN_LOW();
//ack = iic_read_ack();
udelay(3);
SET_SCL_PIN_LOW();
udelay(1);
//stop condition
SET_SCL_PIN_HIGH();
udelay(1);
SET_SDA_PIN_HIGH();
udelay(1);
return ack;
}
//每次写入数据后手动刷新
static void refresh_leds(void)
{
write_iic_reg(0x16, 0x00);
}
static void turn_on_sn3112(void)
{
//硬开启
//mt_set_gpio_out(SN3112_EN, GPIO_OUT_ONE);
//软开启
write_iic_reg(0x00, 0x01);
}
static void turn_off_sn3112(void)
{
//硬关断
//mt_set_gpio_out(SN3112_EN, GPIO_OUT_ZERO);
//软关断
write_iic_reg(0x00, 0x00);
}
static int param_level = 0xff;
//初始化呼吸灯控制ic sn3112
static void initial_sn3112(void)
{
int i;
//使能sn3112
mt_set_gpio_mode(SN3112_EN, GPIO_MODE_GPIO);
mt_set_gpio_dir(SN3112_EN, GPIO_DIR_OUT);
mt_set_gpio_out(SN3112_EN, GPIO_OUT_ONE);
//配置时钟线为输出模式
mt_set_gpio_mode(SN3112_SCL, GPIO_MODE_GPIO);
mt_set_gpio_dir(SN3112_SCL, GPIO_DIR_OUT);
//配置数据线为输出模式
mt_set_gpio_mode(SN3112_SDA, GPIO_MODE_GPIO);
mt_set_gpio_dir(SN3112_SDA, GPIO_DIR_OUT);
write_iic_reg(0x00,0x01); //设置sn3112工作于标准模式
//12路灯全开
write_iic_reg(LED1_3_CON_REG,0x38);
write_iic_reg(LED4_9_CON_REG,0x3f);
write_iic_reg(LED10_12_CON_REG,0x07);
//设置12路灯初始亮度,控制等亮度的寄存器位0x04~0x0f
for (i=0x04; i<0x10; i++)
{
write_iic_reg(i, param_level);
refresh_leds();
}
}
static struct file_operations dev_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.write = breath_leds_write,
};
//rec_data[0]:亮度值0~255；rec_data[1]的bit0～3：哪一路led 1~12，bit7：是否打开sn3112,1为打开，0为关闭
static unsigned char rec_data[2];
//每路led对应的led值
static int pwm_reg_index[12] = {0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09, 0x0a, 0x0b, 0x0c, 0x0d, 0x0e, 0x0f};
static ssize_t breath_leds_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
memset(rec_data, 0, 2); //清零
if (copy_from_user(rec_data, buf, 2))
{
return -EFAULT;
}
if ((rec_data[1] & 0x80) != 0)
{
turn_on_sn3112(); //开启sn3112
unsigned short level = rec_data[0];
unsigned short reg_index = (rec_data[1] & 0x0f) - 1; //数组索引从0开始
write_iic_reg(pwm_reg_index[reg_index], level);
refresh_leds();
}
else
{
turn_off_sn3112();
}
return count;
}
//定义cdev结构体，描述字符设备
static struct cdev leds_cdev;
//创建设备文件（/dev/breath_leds）
static int leds_create_device(void)
{
int ret = 0;
int err = 0;
//初始化cdev成员，并建立cdev和file_operations之间的联系
cdev_init(&leds_cdev, &dev_fops);
leds_cdev.owner = dev_fops.owner; //cedv_init中没有指定适用模块，故需另指定
if (major > 0) //主设备号大于0，通过指定设备号的方式注册字符设备
{
dev_num = MKDEV(major, minor); //获取设备号
err = register_chrdev_region(dev_num, DEV_COUNT, DEV_NAME);
if (err < 0)
{
printk("wming : register_chrdev_region() failed\n");
return err;
}
}
else
{
err = alloc_chrdev_region(&leds_cdev.dev, minor, DEV_COUNT, DEV_NAME); //通过自动分配方式注册字符设备，minor这里表示起始次设备号
if (err < 0)
{
printk("wming : alloc_chrdev_region() failed\n");
return err;
}
major = MAJOR(leds_cdev.dev); //获取主设备号
minor = MINOR(leds_cdev.dev); //获取从设备号
dev_num = leds_cdev.dev; //获取设备号
}
//将字符设备添加到内核的字符设备数组中
ret = cdev_add(&leds_cdev, dev_num, DEV_COUNT);
//创建struct class
leds_class = class_create(THIS_MODULE, DEV_NAME);
//创建设备文件
device_create(leds_class, NULL, dev_num, NULL, DEV_NAME);
return ret;
}
static int __init breath_leds_init(void)
{
int ret;
ret = leds_create_device();
initial_sn3112();
return ret;
}
static void __exit breath_leds_exit(void)
{
device_destroy(leds_class, dev_num); //销毁字符设备
if (leds_class)
{
class_destroy(leds_class); //销毁class结构体
}
unregister_chrdev_region(dev_num, DEV_COUNT); //注销字符设备区
}
module_init(breath_leds_init);
module_exit(breath_leds_exit);
module_param(param_level, int, S_IRUGO | S_IWUSR);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("wming");
MODULE_ALIAS("breath_leds");
MODULE_DESCRIPTION("breathing leds");

由于是单向控制，这里我们只完成了模拟I2C的写通信函数，而没有实现读函数。另外这里我只使用了软关断，硬件一直处于开启状态。

二配置Makefile

1，在breath_leds目录下新建Makefile:

obj-$(CONFIG_BREATH_LEDS) := breath_leds.o
#obj-y := breath_leds.o

2，在breath_leds父目录下的Makefile中，加入：

obj-$(CONFIG_BREATH_LEDS)    += breath_leds/

这样编译时才能编译到该驱动。

三配置Kconfig

在breath_leds目录下新建Kconfig:

config BREATH_LEDS
tristate "breath leds driver"
default y

tristate表示在编译内核时，breath_leds模块支持三种编译方法：以模块编译，编译进内核和不编译。y表示编译进内核，default y表示默认编译进内核。

四配置系统的audoconfig

这步只针对MTK才有，MTK自加的驱动基本上都没有Kconfig，都进行了统一配置。打开mediatek/config/$project/autoconfig/kconfig/project，加入

CONFIG_BREATH_LEDS=y

五编译

./mk $project n k bootimage

即可，打开手机，使用adb shell进入手机文件系统，可看到/dev/breath_leds设备文件。该指令是MTK的模块编译指令，不同的公司一般都会创造自己的一套编译指令。

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