[导读] 前一篇文章，介绍了如何将一个hello word模块编译进内核或者编译为动态加载内核模块，本篇来介绍一下如何利用Linux驱动模型来完成一个LED灯设备驱动。点一个灯有什么好谈呢？况且Linux下有专门的leds驱动子系统。
点灯有啥好聊呢？ 在很多嵌入式系统里，有可能需要实现数字开关量输出，比如：
嵌入式Linux一般需求千变万化，也不可能这些需求都有现成设备驱动代码可供使用，所以如何学会完成一个开关量输出设备的驱动，一方面点个灯可以比较快了解如何具体写一个字符类设备驱动，另一方面实际项目中对于开关量输出设备就可以这样干，所以是具有较强的实用价值的。
要完成这样一个开关量输出GPIO的驱动程序，需要梳理梳理下面这些概念：
设备编号 字符设备是通过文件系统内的设备名称进行访问的，其本质是设备文件系统树的节点。故Linux下设备也是一个文件，Linux下字符设备在/dev目录下。可以在开发板的控制台或者编译的主Linux系统中利用ls -l /dev查看，如下图：
对于ls -l列出的属性，做一个比较细的解析：
细心的朋友或许会发现设备号属性，在有的文件夹下列出来不是这样，这就对了！普通文件夹下是这样：
差别在于一个是文件大小，一个是设备号。
再细心一点的朋友或许还会问，这些/dev下的文件时间属性为神马都相差无几？这是因为/dev设备树节点是在内核启动挂载设备驱动动态生成的，所以时间就是系统开机后按次序生成的，你如不信，不妨重启一下系统在查看一下。
常见文件类型：
p: FIFO pipe 管道文件,可以用mkfifo命令生成创建
回到设备号,设备号是一个32位无符号整型数，其中：
12位用来表示主设备号,用于标识设备对应的驱动程序。
20位用来表示次设备号，用于正确确定设备文件所指的设备。
这怎么理解呢，看下串口类设备就比较清楚了：
主设备号一样证明这些设备共用了一个驱动程序，而次设备号不一样，则对应了不同的串口设备。那么怎么得到设备号呢？
/*下列定义位于./include/linux/types.h */ typedef u32 __kernel_dev_t ;typedef __kernel_dev_t dev_t ;/* 下面宏用于生成主设备号，次设备号 */ /* 下列定义位于./include/linux/Kdev_t.h */ #define MINORBITS 20 #define MINORMASK ((1U << MINORBITS) - 1) #define MAJOR(dev) ((unsigned int) ((dev) >> MINORBITS)) #define MINOR(dev) ((unsigned int) ((dev) & MINORMASK)) #define MKDEV(ma,mi) (((ma) << MINORBITS) | (mi)) 使用举例：
/* 主设备号 */ dev_t dev); /* 次设备号 */ dev_t dev);设备挂载 为简化问题，本文描述一下动态加载设备驱动模块，暂不考虑设备树。参考<<Linux设备驱动程序>>一书。可参照前文将驱动编译成模块，然后利用下面脚步动态加载模块。由前面描述，知道设备最终需要在/dev目录下生成一个设备文件，那么这个设备文件节点是怎么生成呢，看看下面的脚本：
# !/bin/sh # ----------------------------------------------------------------------- 利用insmod命令加载设备模块 # 获取系统分配的主设备号 删除旧节点 创建设备文件节点 # 设置设备文件节点属性 这里要提一下/proc/devices，这是一个文件记录了字符和块设备的主设备号，以及分配到这些设备号的设备名称。比如使用cat命令来列出这个文件内容：
关键数据结构 字符设备由什么关键数据结构进行抽象的呢，来看看：
file_operations定义在./include/linux/fs.h
cdev定义在./include/linux/cdev.h
cdev中与字符设备驱动编程相关两个数据域：
const struct file_operations *ops;
文件操作符是一个庞大的数据结构，常规字符设备驱动一般需要实现下面一些函数指针：
release：当file结构被释放时，将调用这个接口函数
点灯设备 先上代码（可左右滑动显示）：
#include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/kernel.h> /* printk() */ #include <linux/major.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/fs.h> /* everything... */ #include <linux/gpio.h> #include <asm/uaccess.h> /* copy_*_user */ /*这里具体参考不同开发板的电路 GPIOC24 */ #define LED_CTRL (2*32+24) static const unsigned int led_pad_cfg = LED_CTRL;struct t_led_dev {struct cdev cdev ;unsigned char value; struct t_led_dev led_dev ;static dev_t led_major;static dev_t led_minor=0 ; static int led_open (struct inode * inode,struct file * filp) "led is opened!\n" ); return 0 ;static int led_release (struct inode * inode, return 0 ;static ssize_t led_read (struct file * file, char __user * buf,size_t count, loff_t *ppos) ssize_t ret=1 ; if (copy_to_user(&(led_dev.value),buf,1 ))return -EFAULT;"led is read!\n" );return ret;static ssize_t led_write (struct file * filp, const char __user *buf,size_t count,loff_t *ppos) unsigned char value; ssize_t retval = 0 ;if (copy_from_user(&value,buf,1 ))return -EFAULT;if (value&0x01 )1 );else 0 );"led is written!\n" );return retval;static const struct file_operations led_fops = {static void led_setup_cdev (struct t_led_dev * dev, int index) /* 初始化字符设备驱动数据域 */ int err,devno = MKDEV(led_major,led_minor+index);/* 字符设备注册 */ 1 );if (err)"Error %d adding led %d" ,err,index); static int led_gpio_init (void ) if (gpio_request(LED_CTRL, "led" ) < 0 ) {"Led request gpio failed\n" );return -1 ;"Led gpio requested ok\n" );1 ); 1 );return 0 ;/* 注销设备 */ void led_cleanup (void ) dev_t devno = MKDEV(led_major, led_minor); 0 ); 1 ); //注销设备号 /* 注册设备 */ static int led_init (void ) int result;dev_t dev = MKDEV( led_major, 0 );/* 动态分配设备号 */ 0 , 1 , "led" ); if (result<0 )return result; memset (&led_dev,0 ,sizeof (struct t_led_dev));0 );"led device initialised!\n" ); return result;"Led device demo" );"embinn" );"GPL" );来总结一下要点：
init函数 ，需要用module_init宏包起来，本例中即为led_init，module_init宏的作用就是选编译为模块或进内核的底层实现，建议刚开始不必深究。一般而言主要实现：
申请分配主设备号alloc_chrdev_region
将入口函数(open read write等)与字符设备驱动的cdev抽象数据结构关联
exit函数，一样需要用module_exit包起来，主要负责：
调用unregister_chrdev_region注销设备号
copy_to_user，如其名一样，将内核空间数据信息传递到用户空间
copy_from_user，如其名一样，从用户空间拷贝数据进内核空间
gpio相关操作函数，这里就不一一列举其作用了，比较容易理解。
测试驱动 #include <fcntl.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define READ_SIZE 10 int main (int argc, char **argv) int fd,count;float value;unsigned char buf[READ_SIZE+1 ];printf ( "Cmd argv[0]:%s,argv[1]:%s,argv[2]:%s\n" ,argv[0 ],argv[1 ],argv[2 ] );if ( argc<2 ){printf ( "[Usage: test device_name ]\n" );exit (0 );if (strlen (argv[2 ]!=1 )printf ( "Invalid parameter\n" );if (( fd = open(argv[1 ],O_WRONLY ))<0 ){printf ( "Error:can not open the device: %s\n" ,argv[1 ] );exit (1 );if (argv[2 ][0 ] == '1' )0 ] = 1 ;else if (argv[2 ][0 ] == '0' )0 ] = 0 ;else printf ( "Invalid parameter\n" );printf ("write: %d\n" ,buf[0 ]);if ( (count = write( fd, buf ,1 ))<0 ){"write error.\n" );exit (1 ); printf ("close device %s\n" ,argv[1 ] );return 0 ;编译成可执行文件，调用前面的脚本加载设备后，在/dev下就可以看到led设备了。比如测试代码编译成ledTest执行文件，则使用下面命令运行测试程序就可以看到led控制效果了：
/*打开led 具体取决电路是高有效还是低有效*/ 1 0 这样就实现了用户空间驱动底层设备了，实际应用代码就可以这样去访问底层的字符型设备。
总结一下 本文总结了简单字符设备的驱动开发的一些要点，以及如何动态加载，在设备文件系统树上创建设备节点，并演示了驱动以及驱动使用的基本要点。
