一、地址

总线地址，物理地址，虚拟地址 参考博文：地址概念
树莓派
1.BCM2835 树莓派3b CPU型号，是ARM-cotexA53架构
2440 2410 CPU型号 是ARM9架构
2.树莓派是32位系统，1G 内存，只能识别949M
3.总线地址4G，物理地址1G，虚拟地址4G

二、芯片手册

1.芯片目录

• Introduction 基本介绍
• Auxiliaries: UART1 & SPI1, SPI2 串口开发章节
• BSC
• DMA Controller 快速内存拷贝
• External Mass Media Controller
• General Purpose I/O (GPIO)
• Interrupts
• PCM / I2S Audio
• Pulse Width Modulator
• SPI
• SPI/BSC SLAVE
• System Timer
• UART
• Timer (ARM side)
• USB

2.GPIO章节

• 树莓派官网:树莓派(看引脚)
• 54个通用I/O,至少2个功能选择(输入输出)
• GPIO有41个寄存器
• 功能选择
  GPFSEL0 GPIO Function Select 0 功能选择(输入输出)
  GPFSEL0 控制0-9
  GPFSEL1 控制11-19
  
• 输出控制
  GPSET0 GPIO Pin Output Set 0 输出1
  0 = No effect
  1 = Set GPIO pin n
  GPCLR0 GPIO Pin Output Clear 0 清0
  0 = No effect
  1 = Clear GPIO pin n

描述
1.特别注意树莓派是总线地址,其他芯片是物理地址.
2.除了功能和输入输出控制外,后面还有上升沿边缘触发的寄存器

三、编写内核代码

1. 添加寄存器地址,编写到函数pin4_init里
   volatile:指令不会因编译器的优化而省略,直接读取
   GPIO偏移量
   

//定义无符号指针,volatile防止优化
volatile unsigned int* GPFSEL0 = NULL;
volatile unsigned int* GPSET0  = NULL;
volatile unsigned int* GPCLR0  = NULL;
//指针指向虚拟地址,0x3f200000是物理地址,ioremap把物理地址映射成虚拟地址
//物理地址:3f000000加偏移量200000
//ioremap使用参考内核
GPFSEL0 = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200000,4);
GPSET0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f20001C,4);
GPCLR0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200028,4);

2. 编写open函数
   配置功能寄存器
   按位操作:先清零12-14位,在赋值

*GPFSEL0 &= ~(6<<12);//配置pin4引脚为输出引脚
*GPFSEL0 |= 1<<12;

3. 编写write函数
   读取上层write值:在内核中查找函数:copy_from_user,参考内核使用函数 userCmd和上层传的类型一样
   根据值操作io口:操作第4位

//获取上层write值
copy_from_user(&userCmd,buf,count);
//根据值操作io口
if(userCmd == 1){
	*GPSET0 |= 1<<4;
	printk("set 1\n");
}else if(userCmd == 0){
	*GPCLR0 |= 1<<4;
	printk("set 0\n");
}else{
	printk("undo\n");
}

4. 解除映射

iounmap(GPFSEL0);//先解除虚拟地址映射，在销毁设备
iounmap(GPSET0);
iounmap(GPCLR0);

完整代码

#include <linux/fs.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/types.h>
#include <asm/io.h>

volatile unsigned int* GPFSEL0 = NULL;
volatile unsigned int* GPSET0  = NULL;
volatile unsigned int* GPCLR0  = NULL;

static struct class *pin4_class;
static struct device *pin4_class_dev;

static dev_t devno;
static int major = 231;
static int minor = 0;
static char *module_name = "pin4";

static ssize_t pin4_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{	
	int userCmd;
	//获取上层write值
	copy_from_user(&userCmd,buf,count);
	printk("get value\n");
	//根据值操作io口
	if(userCmd == 1){
		*GPSET0 |= 1<<4;
		printk("set 1\n");
	}else if(userCmd == 0){
		*GPCLR0 |= 1<<4;
		printk("set 0\n");
	}else{
		printk("undo\n");
	}
	return 0;
}
static ssize_t pin4_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    printk("pin4_read\n");
    return 0;
}

static int pin4_open(struct inode * inode, struct file * filp)
{
	*GPFSEL0 &= ~(6<<12);//配置pin4引脚为输出引脚
	*GPFSEL0 |= 1<<12;
    printk("pin4_open\n");//内核的打印函数
    return 0;
}

//在内核源码查找struct file_operations看结构体成员，添加用到的函数
static const struct file_operations pin4_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .write = pin4_write,//函数指针
    .open  = pin4_open,
    .read  = pin4_read,
};


static int __init pin4_init(void)//驱动入口
{
	int ret;
	printk("insmod driver pin4 success\n");
	devno = MKDEV(major,minor);//创建设备号
	ret = register_chrdev(major,module_name,&pin4_fops);//注册驱动，把这个驱动加入到内核链表
	pin4_class = class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");//代码自动生成设备
	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);//物理地址转换为虚拟地址，io口寄存器映射成普通内存单元进行访问
	GPSET0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f20001C,4);
	GPCLR0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200028,4);
	return 0;
}

static void __exit  pin4_exit(void)
{
	iounmap(GPFSEL0);//先解除虚拟地址映射，在销毁设备
    iounmap(GPSET0);
	iounmap(GPCLR0);
	device_destroy(pin4_class,devno);//销毁设备
	class_destroy(pin4_class);//销毁类
	unregister_chrdev(major,module_name);//卸载设备
}

module_init(pin4_init);//入口,是个宏
module_exit(pin4_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

四、编写上层代码

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
        int fd;
        int cmd;
        int data;

        fd = open("/dev/pin4",O_RDWR);
        if(fd < 0){
                printf("open failed\n");
                perror("reson:");
                exit(-1);
        }else{
                printf("open success\n");
        }
        printf("input commnd :1/0  \n1:set pin4 high \n0:set pin4 low\n");
        scanf("%d",&cmd);

        if(cmd == 1){
                data = 1;
        }else{
                data = 0;
        }
        printf("data = %d\n",data);
        write(fd,&data,1);
        close(fd);
        return 0;
}

五、编译运行实现功能

1’编译参考博文:树莓派内核驱动编写——添加与调用
2.执行上层,查看GPIO输出

查看GPIO:gpio readall

师承上官可编程 —— 陈立臣