嵌入式Linux GPIO与字符设备驱动开发实践

"嵌入式LAB121实验主要涵盖了嵌入式Linux系统中的内核GPIO库函数使用和Linux设备驱动程序的开发流程。实验旨在让学生掌握如何在嵌入式环境中利用GPIO进行硬件控制，以及如何编写和加载设备驱动程序。实验中使用了Linux实验板卡、8x8LED矩阵等硬件设备，以及wiringPi库来简化GPIO操作。" 在实验过程中，首先需要学习和使用wiringPi库，这是一个针对树莓派的GPIO库，提供了方便的C语言接口，用于控制树莓派的GPIO引脚。通过下载并安装wiringPi库，开发者可以在C程序中调用相关的库函数来读写GPIO，实现对硬件的控制。在编译时，需要链接-lwiringPi选项以确保库文件正确链接。 接下来是Linux设备驱动程序的开发。为了编写驱动程序，首先要确保有对应的内核头文件，可以通过安装raspberrypi-kernel-headers获取。在检查内核头文件版本与系统内核版本匹配后，可以开始编写驱动代码。驱动程序通常包括几个关键函数：open、close和write等。这些函数是设备驱动的核心，它们定义了操作系统如何与硬件设备进行交互。 例如，在本实验中，`char_driver_open`函数在设备打开时被调用，`char_driver_close`在设备关闭时执行，而`char_driver_write`则处理向设备写入数据的请求。在编写完驱动代码后，还需要创建一个Makefile来编译生成ko模块。Makefile需要指定正确的内核头文件路径，确保编译的驱动与当前运行的内核版本兼容。 完成编译后，通过`sudo insmod char_driver.ko`命令加载驱动模块，然后查看`/proc/devices`以确认设备编号，接着使用`mknod`创建设备文件（如`/dev/char_driver`）。最后，赋予root权限，以便能够访问和控制这个设备，从而实现通过驱动程序向硬件写入数据，如LED矩阵的控制。 这个实验深入介绍了嵌入式Linux系统中硬件控制的基础知识，包括GPIO库的使用和设备驱动程序的开发流程，这对于理解和开发嵌入式系统的硬件交互能力至关重要。通过实际操作，学生能更好地理解Linux内核如何与硬件进行通信，以及如何编写自定义的设备驱动来扩展系统的功能。