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Linux内核驱动学习（八）GPIO驱动模拟输出PWM

小麦大叔发表于 2021/12/30 00:14:42 2021/12/30

【摘要】文章目录前言原理图IO模拟输出PWM设备树驱动端调试信息实验结果附录前言上一篇的学习中介绍了如何在用户空间直接操作GPIO，并写了一个脚本可以产生PWM。本篇的学习会将写...

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前言

上一篇的学习中介绍了如何在用户空间直接操作GPIO，并写了一个脚本可以产生PWM。本篇的学习会将写一个驱动操作GPIO，同样的也可以发生PWM，因此这里还需要部分的硬件配合，需要一块开发板，当然可能还需要一台示波器。

原理图

和上一篇相同，引脚依然是GPIO3_D0，具体硬件肯定会不同，注意参考soc的datasheet和硬件原理图，先定位正确需要操作的GPIO。

IO模拟输出PWM

这里驱动实现的方式是先创建一个内核线程，如何创建内核线程可以参考Linux内核驱动学习（五）KThread学习总结，然后在线程函数一直循环反转IO口的输出。这里的目的单纯是为了学习操作GPIO，不建议项目中通过这种IO口模拟的方式去实现PWM的输出，而应该直接使用自带PWM功能的引脚。

设备树

	gpio-demo {
		compatible = "gpio-demo";
		gpios = <&gpio3 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;
	};

  
 
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驱动源码中通过of_get_gpio接口去解析gpio。

驱动端

驱动源码中of_device_id结构体变量中的成员.compatible的值必须和设备树的设备节点兼容属性compatible的值相同；

static struct of_device_id gpio_demo_of_match[] = {
	{ .compatible = "gpio-demo"},
	{},
}

MODULE_DEVICE_TABLE(of,gpio_demo_of_match);

static struct platform_driver gpio_demo_driver = {
	.probe = gpio_demo_probe,
	.driver = {
		.name = "gpio-demo-device",
		.owner = THIS_MODULE,
		.of_match_table = of_match_ptr(gpio_demo_of_match),
	}
};

  
 
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在probe函数实现对设备树节点的解析，of_get_gpio对应gpio-demo节点下的gpios属性；
然后ret = devm_gpio_request_one(dev, gpio, GPIOF_DIR_OUT, pdev->name)语句初始化GPIO为输出引脚；

static int gpio_demo_probe(struct platform_device *pdev){

	int ret,i;
	struct device *dev = &pdev->dev;
	struct device_node *node = dev->of_node;

	if (!node)
		return -EINVAL;
	ret = of_gpio_count(node);
	if (ret == 0){
		return -EINVAL;
	}
	priv = devm_kzalloc(dev, sizeof(*priv) + sizeof(int) * ret, GFP_KERNEL);
	if (!priv){
		return -ENOMEM;
	}
	priv->count = ret;
	mutex_init(&priv->mtx);
	for (i = 0; i < priv->count; i++) {
		unsigned int gpio;
		gpio = of_get_gpio(node, i);
		if (gpio < 0) {
			dev_warn(dev, "Unable to get gpio #%d\n", i);
			continue;		
		}
		ret = devm_gpio_request_one(dev, gpio, GPIOF_DIR_OUT, pdev->name);
		priv->gpio[i] = gpio;
		if (ret < 0) {

			dev_warn(dev, "Unable to re quest GPIO %d: %d\n",
                      gpio, ret);
			continue;
		}
		printk(KERN_INFO "success request gpio %d\n",gpio);
		
		gpio_direction_output(gpio, 1); //设置输出的电平
		
	}
	return 0;
}

  
 
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线程执行函数中通过gpio_set_value设置GPIO的输出值，然后休眠50毫秒，最终PWM的周期应该是100毫秒左右。

static int thread_func(void *data) {	

	int i, count;
	while (1){
		count++;
		mutex_lock(&priv->mtx);
		for ( i = 0; i < priv->count; i++){
			gpio_set_value(priv->gpio[i], count%2);
		}
		mutex_unlock(&priv->mtx);
		msleep(50);
		printk(KERN_INFO "thread count %d\n", count);
	}
	return 0;
}

  
 
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gpio_set_value 和gpio_direction_output的区别
如果使用该GPIO时，不会动态地切换输入输出，建议在开始时就设置好GPIO 输出方向，后面拉高拉低时使用gpio_set_value()接口，而不建议使用gpio_direction_output(), 因为gpio_direction_output接口里面有mutex锁，对中断上下文调用会有错误异常，且相比 gpio_set_value，gpio_direction_output 所做事情更多，浪费。

调试信息

先通过debugfs查看相应的GPIO已经成功加载到内核了；但是我们目前没有留用户层调用的接口，这个有悖于我们的初衷，但是目前为止已经实现了自己想要的效果。

实验结果

附录

#include <linux/module.h> 
#include <linux/init.h>

#include <linux/platform_device.h>
//API for libgpio
#include <linux/gpio.h>
//API for malloc
#include <linux/slab.h>
//API for device tree
#include <linux/of_platform.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_device.h>
//API for thread 
#include <linux/kthread.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/mutex.h>

static struct task_struct *thread_body;
struct gpio_demo_priv{
	int count;
	int gpio[0]; 
	struct mutex mtx;
	int mode;
};

struct gpio_demo_priv *priv;

static int thread_func(void *data) {	

	int i, count;
	while (1){
		count++;
		mutex_lock(&priv->mtx);
		for ( i = 0; i < priv->count; i++){
			gpio_set_value(priv->gpio[i], count%2);
		}
		mutex_unlock(&priv->mtx);
		msleep(50);
		printk(KERN_INFO "thread count %d\n", count);
	}
	return 0;
}

static int gpio_demo_probe(struct platform_device *pdev){

	int ret,i;
	struct device *dev = &pdev->dev;
	struct device_node *node = dev->of_node;

	if (!node)
		return -EINVAL;
		
	ret = of_gpio_count(node);
	if (ret == 0){
		return -EINVAL;
	}
	
	priv = devm_kzalloc(dev, sizeof(*priv) + sizeof(int) * ret, GFP_KERNEL);
	
	if (!priv){
		return -ENOMEM;
	}
	
	priv->count = ret;
	mutex_init(&priv->mtx);
	for (i = 0; i < priv->count; i++) {
		unsigned int gpio;
		gpio = of_get_gpio(node, i);
		if (gpio < 0) {
			dev_warn(dev, "Unable to get gpio #%d\n", i);
			continue;		
		}
		ret = devm_gpio_request_one(dev, gpio, GPIOF_DIR_OUT, pdev->name);
		priv->gpio[i] = gpio;
		if (ret < 0) {

			dev_warn(dev, "Unable to re quest GPIO %d: %d\n",
                      gpio, ret);
			continue;
		}
		printk(KERN_INFO "success request gpio %d\n",gpio);
		
		gpio_direction_output(gpio, 1); //设置输出的电平
		
	}
	platform_set_drvdata(pdev,priv);

	thread_body = kthread_create(thread_func, NULL, "thread_pwm");
    if((thread_body))
    {
        wake_up_process(thread_body);
    }

	return 0;
}

static struct of_device_id gpio_demo_of_match[] = {
	{ .compatible = "gpio-demo"},
	{},
}

MODULE_DEVICE_TABLE(of,gpio_demo_of_match);

static struct platform_driver gpio_demo_driver = {
	.probe = gpio_demo_probe,
	.driver = {
		.name = "gpio-demo-device",
		.owner = THIS_MODULE,
		.of_match_table = of_match_ptr(gpio_demo_of_match),
	}
};

static int __init gpio_demo_init(void){
	return  platform_driver_register(&gpio_demo_driver);
}

static void __exit gpio_demo_exit(void){
	platform_driver_unregister(&gpio_demo_driver);
}

late_initcall(gpio_demo_init);
module_exit(gpio_demo_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("Gpio demo Driver");
MODULE_ALIAS("platform:gpio-demo");


  
 
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文章来源: great.blog.csdn.net，作者：小麦大叔，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。

原文链接：great.blog.csdn.net/article/details/89722539

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