如何编写【GPIO】设备的驱动程序？
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示例程序目标
编写驱动程序
编写应用程序
卸载驱动模块
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大家好，我是道哥。
在前几篇文章中，我们一块讨论了：在 Linux 系统中，编写字符设备驱动程序的基本框架，主要是从代码流程和 API 函数这两方面触发。
这篇文章，我们就以此为基础，写一个有实际应用功能的驱动程序：
1． 在驱动程序中，初始化 GPIO 设备，自动创建设备节点；
2． 在应用程序中，打开 GPIO 设备，并发送控制指令设置 GPIO 口的状态；
示例程序目标
编写一个驱动程序模块：mygpio．ko。
当这个驱动模块被加载的时候，在系统中创建一个 mygpio 类设备，并且在 ／dev 目录下，创建 4 个设备节点：
／dev／mygpio0
／dev／mygpio1
／dev／mygpio2
／dev／mygpio3
因为我们现在是在 x86 平台上来模拟 GPIO 的控制操作，并没有实际的 GPIO 硬件设备。
因此，在驱动代码中，与硬件相关部分的代码，使用宏 MYGPIO＿HW＿ENABLE 控制起来，并且在其中使用printk输出打印信息来体现硬件的操作。
在应用程序中，可以分别打开以上这 4 个 GPIO 设备，并且通过发送控制指令，来设置 GPIO 的状态。
编写驱动程序
以下所有操作的工作目录，都是与上一篇文章相同的，即：～／tmp／linux－4．15／drivers／。
创建驱动目录和驱动程序
＄ cd linux－4．15／drivers／
＄ mkdir mygpio＿driver
＄ cd mygpio＿driver
＄ touch mygpio．c
mygpio．c 文件的内容如下（不需要手敲，文末有代码下载链接）：
相对于前几篇文章来说，上面的代码稍微有一点点复杂，主要是多了宏定义 MYGPIO＿HW＿ENABLE 控制部分的代码。
比如：在这个宏定义控制下的三个与硬件相关的函数：
gpio＿hw＿init（）
gpio＿hw＿release（）
gpio＿hw＿set（）
就是与GPIO硬件的初始化、释放、状态设置相关的操作。
代码中的注释已经比较完善了，结合前几篇文章中的函数说明，还是比较容易理解的。
从代码中可以看出：驱动程序使用 alloc＿chrdev＿region 函数，来动态注册设备号，并且利用了 Linux 应用层中的 udev 服务，自动在 ／dev 目录下创建了设备节点。
另外还有一点：在上面示例代码中，对设备的操作函数只实现了 open 和 ioctl 这两个函数，这是根据实际的使用场景来决定的。
这个示例中，只演示了如何控制 GPIO 的状态。
你也可以稍微补充一下，增加一个read函数，来读取某个GPIO口的状态。
控制 GPIO 设备，使用 write 或者 ioctl 函数都可以达到目的，只是 ioctl 更灵活一些。
创建 Makefile 文件
＄ touch Makefile
内容如下：
编译驱动模块
＄ make
得到驱动程序： mygpio．ko 。
加载驱动模块
在加载驱动模块之前，先来检查一下系统中，几个与驱动设备相关的地方。
先看一下 ／dev 目录下，目前还没有设备节点（ ／dev／mygpio［0－3］ ）。
＄ ls －l ／dev／mygpio＊
ls： cannot access ＇／dev／mygpio＊＇： No such file or directory
再来查看一下 ／proc／devices 目录下，也没有 mygpio 设备的设备号。
＄ cat ／proc／devices
为了方便查看打印信息，把dmesg输出信息清理一下：
＄ sudo dmesg －c
现在来加载驱动模块，执行如下指令：
＄ sudo insmod mygpio．ko
当驱动程序被加载的时候，通过 module＿init（ ） 注册的函数 gpio＿driver＿init（） 将会被执行，那么其中的打印信息就会输出。
还是通过 dmesg 指令来查看驱动模块的打印信息：
＄ dmesg
可以看到：操作系统为这个设备分配的主设备号是 244，并且也打印了GPIO硬件的初始化函数的调用信息。
此时，驱动模块已经被加载了！
来查看一下 ／proc／devices 目录下显示的设备号：
＄ cat ／proc／devices
设备已经注册了，主设备号是： 244 。
设备节点
由于在驱动程序的初始化函数中，使用 cdev＿add 和 device＿create 这两个函数，自动创建设备节点。
所以，此时我们在 ／dev 目录下，就可以看到下面这4个设备节点：
现在，设备的驱动程序已经加载了，设备节点也被创建好了，应用程序就可以来控制 GPIO 硬件设备了。
应用程序
应用程序仍然放在 ～／tmp／App／ 目录下。
＄ mkdir ～／tmp／App／app＿mygpio
＄ cd ～／tmp／App／app＿mygpio
＄ touch app＿mygpio．c
文件内容如下：
以上代码也不需要过多解释，只要注意参数的顺序即可。
接下来就是编译和测试了：
＄ gcc app＿mygpio．c －o app＿mygpio
执行应用程序的时候，需要携带2个参数：GPIO 设备编号（0 ～ 3），设置的状态值（0 或者 1）。
这里设置一下／dev／mygpio0这个设备，状态设置为1：
＄ sudo ．／app＿mygpio 0 1
［sudo］ password for xxx： ＜输入用户密码＞
／dev／mygpio0： open success！
如何确认／dev／mygpio0这个GPIO的状态确实被设置为1了呢？当然是看 dmesg 指令的打印信息：
＄ dmesg
通过以上打印信息可以看到：确实执行了【设置 mygpio0 的状态为 1】的动作。
再继续测试一下：设置 mygpio0 的状态为 0：
＄ sudo ．／app＿mygpio 0 0
当然了，设置其他几个GPIO口的状态，都是可以正确执行的！
卸载驱动模块
卸载指令：
＄ sudo rmmod mygpio
此时，／proc／devices 下主设备号 244 的 mygpio 已经不存在了。
再来看一下 dmesg的打印信息：
可以看到：驱动程序中的 gpio＿driver＿exit（ ） 被调用执行了。
并且，／dev 目录下的 4 个设备节点，也被函数 device＿destroy（） 自动删除了！
