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4-petalinux2018.3 摸索记录 -linux 驱动 (交叉编译)

　　前面通过 petalinux-build 完成了镜像的编译生成，通过命令行完成了 GPIO 的驱动，接下来记录如何使用 C 语言在 Linux 通过交叉编译的方式完成 xilinx-linux 设备驱动的开发。

　　学习过程中发现，大部分厂商的教程都是提供一套带脚本的环境，然后大家跟着把文件放到对应的文件夹，执行对应的脚本就可以得到镜像，完成开发等等，但是咱们学习还是需要了解一下来龙去脉的，如果开发板是非定制的，那么我们就需要知道哪里要更改并且怎么更改。

一、内核 Kernel

　　根据开发方法，内核分为两种，一种是使用 petalinux 内部的，另一种是使用外部导入的。外部导入后面再整理一篇放出来，这里主要记录怎么使用 petalinux 内部的内核来进行驱动开发。

　　按照网上的一些资料描述这个内核的路径应该是 {petalinux_prj}/build/tmp/work/plnx_zynqmp-xilinx-linux/linux-xlnx/4.14-xilinx-v2018.3+gitAUTOINC+eeab73d120-r0/linux-plnx_zynqmp-standard-build，但是没找到，需要先输入了 petalinux-config -c kernel 完成一些配置或者默认，然后执行 petalinux-build 即可在这个路径下可以看到出现了。

　　我的路径是：/home/tzh/workspace/petalinux_prj/xczu2cg/build/tmp/work/plnx_zynqmp-xilinx-linux/linux-xlnx/4.14-xilinx-v2018.3+gitAUTOINC+eeab73d120-r0/linux-plnx_zynqmp-standard-build

二、Makefile 编写

#内核路径
KERNEL_DIR = /home/tzh/workspace/petalinux_prj/xczu2cg/build/tmp/work/plnx_zynqmp-xilinx-linux/linux-xlnx/4.14-xilinx-v2018.3+gitAUTOINC+eeab73d120-r0/linux-plnx_zynqmp-standard-build
#编译链
export ARCH = arm64
export CROSS_COMPILE = aarch64-linux-gnu-
#当前路径
CURRENT_DIR = $(shell pwd)

all:
	make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURRENT_DIR) modules
clean:
	make -C $(KERNEL_DIR) M=$(CURRENT_DIR) clean

#指定编译哪个文件
obj-m = hello_world.o

三、驱动程序编写

1、HelloWorld

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

static int __init hello_init(void) {
    printk(KERN_INFO "Hello, World!\n");
    return 0;
}

static void __exit hello_exit(void) {
    printk(KERN_INFO "Goodbye, World!\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("Simple Hello World Module");
MODULE_AUTHOR("Your Name");

2、GPIO

//添加头文件
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/gpio.h>

static int led_major;
static struct class *led_cls;

/* gpio 内存映射地址 */
static unsigned long *gpio_addr = NULL;
static unsigned long *iou_slcr = NULL;

/* gpio 寄存器物理基地址 */
#define GPIO_BASE_ADDR 0xFF0A0000
#define IOU_SLCR_ADDR 0xFF180000
/* gpio 寄存器所占空间大小 */
#define GPIO_BASE_SIZE 0x368
#define IOU_SLCR_SIZE 0x714

/* gpio 引脚设置GPIO功能*/
#define GPIO_PIN_40 (unsigned int *)((unsigned long)iou_slcr + 0x000000A0)
#define GPIO_PIN_42 (unsigned int *)((unsigned long)iou_slcr + 0x000000A8)

/* gpio 控制电流0*/
#define IOU_SLCR_BANK1_CTRL0 (unsigned int *)((unsigned long)iou_slcr + 0x00000154)
/* gpio 控制电流1*/
#define IOU_SLCR_BANK1_CTRL1 (unsigned int *)((unsigned long)iou_slcr + 0x00000158)
/* gpio 输入引脚选择Schmitt或CMOS*/
#define IOU_SLCR_BANK1_CTRL3 (unsigned int *)((unsigned long)iou_slcr + 0x0000015C)
/* gpio 设置上下拉*/
#define IOU_SLCR_BANK1_CTRL4 (unsigned int *)((unsigned long)iou_slcr + 0x00000160)
/* gpio 使能上下拉*/
#define IOU_SLCR_BANK1_CTRL5 (unsigned int *)((unsigned long)iou_slcr + 0x00000164)
/* gpio 引脚速率选择*/
#define IOU_SLCR_BANK1_CTRL6 (unsigned int *)((unsigned long)iou_slcr + 0x00000168)

/* gpio 方向寄存器 */
#define GPIO_DIRM_1 (unsigned int *)((unsigned long)gpio_addr + 0x00000244)
/* gpio 使能寄存器 */
#define GPIO_OEN_1 (unsigned int *)((unsigned long)gpio_addr + 0x00000248)
/* gpio 输出数据寄存器 */
#define GPIO_DATA_1 (unsigned int *)((unsigned long)gpio_addr + 0x00000044)
/* gpio 输出数据控制寄存器1 */
#define GPIO_MASK_DATA_1_LSW (unsigned int *)((unsigned long)gpio_addr + 0x00000008)
/* gpio 输出数据控制寄存器2 */
#define GPIO_MASK_DATA_1_MSW (unsigned int *)((unsigned long)gpio_addr + 0x0000000C)

const struct file_operations led_fops = {};

//实现装载入口函数和卸载入口函数
static __init int led_drv_v1_init(void)
{
	printk("-------^v^-------\n");
	printk("-led drv v1 init-\n");
	//申请主设备号
	led_major = register_chrdev(0, "led_drv_v1", &led_fops);
	if (led_major < 0)
	{
		printk("register chrdev faile!\n");
		return led_major;
	}
	printk("register chrdev ok!\n");

	//创建设备节点
	//创建设备的类别
	led_cls = class_create(THIS_MODULE, "led_class");
	printk("class create ok!\n");

	//创建设备
	device_create(led_cls, NULL, MKDEV(led_major, 0), NULL, "Myled%d", 0);
	printk("device create ok!\n");


	//1.内存映射
	gpio_addr = ioremap(GPIO_BASE_ADDR, GPIO_BASE_SIZE);
	iou_slcr = ioremap(IOU_SLCR_ADDR, IOU_SLCR_SIZE);
	printk("gpio_addr init over!\n");


	//2.MIO40 MIO42 设置成GPIO，参考手册设置
	iowrite32((ioread32(GPIO_PIN_40) & 0x0), GPIO_PIN_40);
	printk("gpio MIO40 init over!\n");
	iowrite32((ioread32(GPIO_PIN_42) & 0x0), GPIO_PIN_42);
	printk("gpio MIO42 init over!\n");

	// //3.MIO40 MIO42设置输出驱动电流大小
	// // 将 0x3FFFFFF 和 0x0 转换为二进制。
	// // 0011 1111 1111 1111 1111 1111 1111
	// // 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
	// // 参考手册，可以知道每一位的地址都是由 CTRL0 和 CTRL1 控制的，在这里都是 10， 查看手册得 8 mA。
	iowrite32((ioread32(IOU_SLCR_BANK1_CTRL0) | 0x3FFFFFF), IOU_SLCR_BANK1_CTRL0);
	iowrite32((ioread32(IOU_SLCR_BANK1_CTRL1) & 0x0), IOU_SLCR_BANK1_CTRL1);

	//4.选择引脚是Schmitt还是CMOS
	iowrite32((ioread32(IOU_SLCR_BANK1_CTRL3) & 0x0), IOU_SLCR_BANK1_CTRL3);

	//5.输出管脚上下拉及使能
	iowrite32((ioread32(IOU_SLCR_BANK1_CTRL4) | 0x3FFFFFF), IOU_SLCR_BANK1_CTRL4);
	iowrite32((ioread32(IOU_SLCR_BANK1_CTRL5) | 0x3FFFFFF), IOU_SLCR_BANK1_CTRL5);

	//6.MIO速率的选择
	iowrite32((ioread32(IOU_SLCR_BANK1_CTRL6) & 0x0), IOU_SLCR_BANK1_CTRL6);

	//7.MIO40 MIO42 设置成输出
	// 40 - 26 = 14, 42 - 26 = 16
	// 0000 0000 000|0 0|000 0000 0000 0000
 	//              |16 |14   
	// 0000 0000 000 1 0 100 0000 0000 0000
	// 0000 0000 0001 0100 0000 0000 0000
	// 0x00014000
	iowrite32((ioread32(GPIO_DIRM_1) | 0x00014000), GPIO_DIRM_1);
	//MIO40 MIO42 使能
	iowrite32((ioread32(GPIO_OEN_1) | 0x00014000), GPIO_OEN_1);

	/* MASK_DATA方式按灭LED1，LED2，这个需要自己修改相关参数 */
	//iowrite32((ioread32(GPIO_MASK_DATA_0_LSW ) & 0xFEFFEFFF), GPIO_MASK_DATA_0_LSW );
	//printk("GPIO_MASK_DATA_0_LSW = 0x%x\n", *GPIO_MASK_DATA_0_LSW);
	//iowrite32((ioread32(GPIO_MASK_DATA_0_MSW ) & 0xFEFFEFFF), GPIO_MASK_DATA_0_MSW );
	//printk("GPIO_MASK_DATA_0_MSW = 0x%x\n", *GPIO_MASK_DATA_0_MSW);

	//8.DATA方式按灭LED1，LED2
	// 1111 1111 1111 111|1 1|111 1111 1111 1111
	//                   |0  |0
	// 1111 1111 1111 1110 1011 1111 1111 1111
	// 0xFFFEBFFF
	// iowrite32((ioread32(GPIO_DATA_1) & 0xFFFEBFFF), GPIO_DATA_1);
	iowrite32((ioread32(GPIO_DATA_1) & 0xFFFEFFFF), GPIO_DATA_1);

	printk("GPIO_DATA_1 = 0x%x\n", *GPIO_DATA_1);

	return 0;
}

static __exit void led_drv_v1_exit(void)
{
	iowrite32((ioread32(GPIO_DATA_1) | 0xFFFFFFFF), GPIO_DATA_1);
	//9.内存释放
	iounmap(gpio_addr);
	iounmap(iou_slcr);
	//删除设备
	device_destroy(led_cls, MKDEV(led_major, 0));
	//删除类
	class_destroy(led_cls);
	//注销主设备号
	unregister_chrdev(led_major, "led_drv_v1");

	printk("-------^v^-------\n");
	printk("-led drv v1 exit-\n");
}

//申明装载入口函数和卸载入口函数
module_init(led_drv_v1_init);
module_exit(led_drv_v1_exit);

//添加GPL协议
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("msxbo");

四、交叉编译上板实现

1、HelloWorld

　　‍

2、GPIO

　　‍

补充

　　交叉编译链的命名

　　arch-core-kernel-system

　　arch： 用于哪个目标平台
core： 使用的是哪个 CPU Core，如 Cortex A8，但是这一组命名好像比较灵活，在其它厂家提供的交叉编译链中，有以厂家名称命名的，也有以开发板命名的，或者直接是 none 或 cross 的
kernel： 所运行的 OS，见过的有 Linux，uclinux，bare（无 OS）
system：交叉编译链所选择的库函数和目标映像的规范，如 gnu，gnueabi 等。其中 gnu 等价于 glibc+oabi；gnueabi 等价于 glibc+eabi

  • Linux

    Linux 是一套免费使用和自由传播的类 Unix 操作系统，是一个基于 POSIX 和 Unix 的多用户、多任务、支持多线程和多 CPU 的操作系统。它能运行主要的 Unix 工具软件、应用程序和网络协议，并支持 32 位和 64 位硬件。Linux 继承了 Unix 以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

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