基于博通bcm2835芯片手册进行简单的树莓派引脚驱动

1.配置寄存器

2.设置寄存器的地址

3.编写驱动代码

4.编写应用层代码

5.编译

6.测试

1.配置寄存器

我们要进行树莓派引脚的驱动就要对树莓派的引脚进行一些配置，比如我想把树莓派的某个 I/O 引脚置为高电平，那么我就需要对该引脚相关的寄存器进行配置：

这里以pin4为例，要把树莓派pin4 引脚配置成输出引脚需要配置 GPFSEL 这个寄存器（每个寄存器都是32位）

而pin4属于 GPFSEL0 这个寄存器，所以需要把 GPFSEL0 寄存器的14-12 位配置成 001

*GPFSEL0 &=~(0x6<<12); 把bit 13 -14 配置成0

*GPFSEL0 |=(0x1<<12); 把第12位配置成1

配置好输出引脚后，把输出引脚置为高电平需要配置 GPSET 这个寄存器

而pin4属于 GPSET0 这个寄存器，所以需要把 GPSET0 寄存器的第4位配置成 1

*GPSET0 |=0x1<<4;

把输出引脚置为低电平需要配置 GPCLR 这个寄存器

而pin4属于 GPCLR0 这个寄存器，所以需要把 GPCLR0 寄存器的第4位配置成 1

*GPSET0 |=0x1<<4;

2.设置寄存器的地址

由于bcm2835芯片手册给的地址是总线地址，但是上层并不能对这个地址进行访问

而我们在编写树莓派驱动程序的时候，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。参考图中寄存器的偏移量得出我们选用的寄存器的物理地址是：

GPFSEL0 0x3f200000
GPSET0 0x3f20001c
GPCLR0 0x3f200028

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，这里用到了一个ioremap 的函数将物理地址转成虚拟地址，这样上层就能访问的到了。

GPFSEL0=(volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200000,4);
GPSET0 =(volatile unsigned int *)ioremap(0x3f20001C,4);
GPCLR0 =(volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200028,4);

3.编写驱动代码


#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  devise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 *pin4_class;
static struct device *pin4_class_dev;static dev_t devno;                //设备号
static int major =231;            //主设备号
static int minor =0;              //次设备号
static char *module_name="pin4";   //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;//led_open函数
static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)
{printk("pin4_open\n");  //内核的打印函数和printf类似*GPFSEL0 &=~(0x6<<12);      //0x6  0110左移12位  取反后1001与上 结果为把bit13-14配置成0*GPFSEL0 |=(0x1<<12);       //由于不确定bit 12一定是1，所以还需把bit 12 配置成1return 0;
}//led_write函数
static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{int userCmd;printk("pin4_write\n");  //内核的打印函数和printf类似copy_from_user(&userCmd,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if(userCmd==1){printk("set 1\n");*GPSET0 |=0x1<<4;         //把第四引脚置一}else if(userCmd==0){printk("set 0\n");*GPCLR0 |=0x1<<4;          //把第四引脚清零}else{printk("undo\n");}return 0;
}static struct file_operations pin4_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open  = pin4_open,.write = pin4_write,
};int __init pin4_drv_init(void)
{int ret;devno = MKDEV(major,minor);  //创建设备号ret   = register_chrdev(major, module_name,&pin4_fops);  //注册驱动  告诉内核，把这个驱动加入到内核驱动的链表中pin4_class=class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");  //让代码在dev下自动生成设备pin4_class_dev =device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);  //创建设备文件GPFSEL0=(volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200000,4);   //第一个参数真正的物理地址，第二个参数映射的大小  一个寄存器4个字节 4*8=32 bitGPSET0=(volatile unsigned int*)ioremap(0x3f20001c,4);   GPCLR0=(volatile unsigned int*)ioremap(0x3f200028,4);return 0;
}void __exit pin4_drv_exit(void)
{iounmap(GPFSEL0);    //取消 ioremap 的映射iounmap(GPSET0);iounmap(GPCLR0);device_destroy(pin4_class,devno);class_destroy(pin4_class);unregister_chrdev(major, module_name);  //卸载驱动}module_init(pin4_drv_init);  //入口
module_exit(pin4_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

4.编写应用层代码

#include  <sys/types.h>
#include  <sys/stat.h>
#include  <fcntl.h>
#include  <stdio.h>int main()
{int fd;int cmd;fd=open("/dev/pin4",O_RDWR);if(fd < 0){printf("open failed\n");perror("reason:");}else{printf("succeed\n");}printf("输入 1/0 控制 pin4 输出");scnaf("%d",cmd);printf("%d\n",cmd);if(cmd==1){write(fd,&cmd,1);}else if(cmd == 0){write(fd,&cmd,1);}return 0;
}

5.编译

把写好的驱动代码（pin4_driver.c）放到源码树目录的 /drivers/char 目录下
修改Makefile (放在那个目录就在那个目录修改Makefile)

参考：树莓派驱动编译

6.测试

运行应用层代码，按下1时pin4引脚输出高电平

按下0时pin4引脚输出低电平