基于GPIO 字符驱动

### 基于GPIO的Linux字符设备驱动开发

#### 字符设备简介
字符设备是一种可以像访问文件一样读写数据流的硬件资源。对于基于GPIO的操作，通常涉及到对特定引脚状态的控制和查询。

#### 配置硬件寄存器
在Linux环境下，任何外设驱动最终都需要配置相应的硬件寄存器来操作实际物理层面上的功能模块。因此，针对I.MX6ULL平台上的LED灯驱动而言，其核心工作是对IO口进行设置[^1]：

static struct platform_device imx_gpio_dev = {
    .name           = "imx-gpio",
    .id             = -1,
};

这段代码定义了一个名为`imx-gpio`的platform device实例用于后续注册到系统中去管理具体的GPIO端口。

#### 设备树中的节点声明
为了使内核能够识别并初始化该设备，在对应的DTS(Device Tree Source)文件中需增加描述信息:

/user_led {
    compatible = "userled";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_user_led>;
    led_gpio = <&gpio3 RK_PB4 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    status = "okay";
};

上述片段指定了一个兼容属性为"userled"的新子节点，并关联了必要的pin控制器以及指定使用的具体GPIO编号[^3]。

#### 创建字符设备结构体
接下来就是构建代表这个新加入系统的字符型外围装置的数据模型——即file_operations表单，它决定了当应用程序尝试打开、关闭或执行其他动作时应调用哪些函数处理程序。

static int major;
static struct class *cls;

static ssize_t gpio_read(struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
static ssize_t gpio_write(struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);

static struct file_operations fops = {
    .owner      = THIS_MODULE,
    .read       = gpio_read,
    .write      = gpio_write,
};

module_init(gpio_driver_init);
module_exit(gpio_driver_cleanup);

MODULE_LICENSE("GPL");

此处展示了简化版的fops成员列表及其所属模块入口出口点；其中`.read()` 和 `.write()` 方法分别对应用户态进程发起读取/写入请求时触发的动作逻辑实现。

#### 用户空间编程示例
最后一步是在用户层面编写测试工具验证驱动功能是否正常运作。下面给出了一段简单的C语言源码作为例子说明如何利用之前建立好的接口完成基本交互任务。

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int fd = open("/dev/mygpio", O_RDWR);
    
    if (fd >= 0){
        write(fd,"on\n",strlen("on\n"));
        sleep(1); // keep on for one second
        
        lseek(fd, 0L, SEEK_SET);
        write(fd,"off\n", strlen("off\n"));

        close(fd);
    }
}

此小程序先获取到了由kernel space暴露出来的device node句柄对象之后再发送指令改变连接至目标管脚电平高低从而达到点亮熄灭指示灯的效果[^4]。