嵌入式Linux设备驱动开发之：GPIO驱动程序实例

11.3GPIO驱动程序实例

11.3.1GPIO工作原理

FS2410开发板的S3C2410处理器具有117个多功能通用I/O（GPIO）端口管脚，包括GPIO8个端口组，分别为GPA（23个输出端口）、GPB（11个输入/输出端口）、GPC（16个输入/输出端口）、GPD（16个输入/输出端口）、GPE（16个输入/输出端口）、GPF（8个输入/输出端口）、GPH（11个输入/输出端口）。根据各种系统设计的需求，通过软件方法可以将这些端口配置成具有相应功能（例如：外部中断或数据总线）的端口。

为了控制这些端口，S3C2410处理器为每个端口组分别提供几种相应的控制寄存器。其中最常用的有端口配置寄存器（GPACON~GPHCON）和端口数据寄存器（GPADAT~GPHDAT）。因为大部分I/O管脚可以提供多种功能，通过配置寄存器（PnCON）设定每个管脚用于何种目的。数据寄存器的每位将对应于某个管脚上的输入或输出。所以通过对数据寄存器（PnDAT）的位读写，可以进行对每个端口的输入或输出。

在此主要以发光二极管（LED）和蜂鸣器为例，讨论GPIO设备的驱动程序。它们的硬件驱动电路的原理图如图11.4所示。

图11.4LED（左）和蜂鸣器（右）的驱动电路原理图

在图11.4中，可知使用S3C2410处理器的通用I/O口GPF4、GPF5、GPF6和GPF7分别直接驱动LEDD12、D11、D10以及D9，而使用GPB0端口驱动蜂鸣器。4个LED分别在对应端口（GPF4~GPF7）为低电平时发亮，而蜂鸣器在GPB0为高电平时发声。这5个端口的数据流方向均为输出。

在表11.15中，详细描述了GPF的主要控制寄存器。GPB的相关寄存器的描述与此类似，具体可以参考S3C2410处理器数据手册。

表11.15 GPF端口（GPF0-GPF7）的主要控制寄存器

为了驱动LED和蜂鸣器，首先通过端口配置寄存器将5个相应寄存器配置为输出模式。然后通过对端口数据寄存器的写操作，实现对每个GPIO设备的控制（发亮或发声）。在下一个小节中介绍的驱动程序中，s3c2410_gpio_cfgpin()函数和s3c2410_gpio_pullup()函数将进行对某个端口的配置，而s3c2410_gpio_setpin()函数实现向数据寄存器的某个端口的输出。

11.3.2GPIO驱动程序

GPIO驱动程序代码如下所示：

/*gpio_drv.h*/

#ifndefFS2410_GPIO_SET_H

#defineFS2410_GPIO_SET_H

#includelinux/ioctl.h>

#defineGPIO_DEVICE_NAMEgpio

#defineGPIO_DEVICE_FILENAME/dev/gpio

#defineLED_NUM4

#defineGPIO_IOCTL_MAGIC'G'

#defineLED_D09_SWT_IOW(GPIO_IOCTL_MAGIC,0,unsignedint)

#defineLED_D10_SWT_IOW(GPIO_IOCTL_MAGIC,1,unsignedint)

#defineLED_D11_SWT_IOW(GPIO_IOCTL_MAGIC,2,unsignedint)

#defineLED_D12_SWT_IOW(GPIO_IOCTL_MAGIC,3,unsignedint)

#defineBEEP_SWT_IOW(GPIO_IOCTL_MAGIC,4,unsignedint)

#defineLED_SWT_ON0

#defineLED_SWT_OFF1

#defineBEEP_SWT_ON1

#defineBEEP_SWT_OFF0

#endif/*FS2410_GPIO_SET_H*/

/*gpio_drv.c*/

#includelinux/config.h>

#includelinux/module.h>

#includelinux/moduleparam.h>

#includelinux/init.h>

#includelinux/kernel.h>/*printk()*/

#includelinux/slab.h>/*kmalloc()*/

#includelinux/fs.h>/*everything...*/

#includelinux/errno.h>/*errorcodes*/

#includelinux/types.h>/*size_t*/

#includelinux/mm.h>

#includelinux/kdev_t.h>

#includelinux/cdev.h>

#includelinux/delay.h>

#includelinux/device.h>

#includeasm/io.h>

#includeasm/uaccess.h>

#includeasm/arch-s3c2410/regs-gpio.h>

#includegpio_drv.h

staticintmajor=0;/*采用字符设备号的动态分配*/

module_param(major,int,0);/*以参数的方式可以指定设备的主