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详细到吐血 —— 树莓派驱动开发入门：从读懂框架到自己写驱动

师承陈立臣

目录

• README
• 一、驱动初步认知
• • 为什么要学会写驱动？
  • 设备号的两个作用？
  • • 区分硬件
    • 索引驱动在驱动链表中的位置
  • 从open到设备，从上层到底层，经历了什么？
• 二、基于内核驱动框架编写驱动代码流程
• • 1.编写上层应用代码
  • 2.根据上层需求修改内核驱动框架代码
  • • 代码补充解读
    • • static的作用
      • 结构体成员变量的单独赋值
      • 结构体`file_operations`
      • 手动生成设备
  • 3.在Ubuntu上交叉编译（很重要）
  • • 驱动框架的模块编译并发送至树莓派
    • • ①修改Makefile
      • ②进行模块编译
      • ③把`.ko`文件发送至树莓派
    • 上层代码的编译并发送至树莓派
    • • 使用交叉编译工具进行编译
      • 发送至树莓派
  • 4.树莓派装载驱动并运行
  • • ①树莓派装载驱动
    • ②运行上层代码
    • ③增加访问权限再运行
    • 是否执行成功：`demsg`指令查看内核打印信息
• 三、3个地址的介绍
• • 微机总线地址
  • 物理地址
  • 虚拟地址
  • 简单了解地址框图与内核的页表映射
• 四、实战：操作IO口输出高 / 低电平
• • 1.芯片手册导读
  • • General Purpose I/O (GPIO)板块
    • • 捕捉信息
      • • 配置引脚 输入 / 输出
        • 配置引脚输出是 0 还是 1
        • 清除 0 / 1 状态
      • 整理关键内容
  • 2.配置3个主要的寄存器地址
  • • ①在原来框架的基础上，添加寄存器的定义
    • • 弄清楚寄存器的分组
      • volatile的使用
    • ②配置寄存器的地址
    • • 分别找到几个IO寄存器的物理地址（非常易错）
      • • 弄清楚GPIO的物理地址（真实地址）
        • 根据偏移值，弄清楚寄存器的物理地址（真实地址）
      • 物理地址转换为虚拟地址：`ioremap`函数
  • 3.进行功能配置
  • • ①在函数pin4_open中配置pin4为输出引脚
    • • 运用与（&） / 或（|）运算进行位操作
      • • ==与运算给指定位==（14、13）==赋值0==，其他不变
        • ==或运算==给指定位（12）==赋值1==
    • ②在函数pin4_write中配置pin4输出 0 / 1
    • • 获取上层write函数的值:`copy_from_user`函数
      • 根据值来操作IO口
  • 4.解除虚拟地址映射
  • • 退出程序卸载驱动的时候，解除映射：`iounmap`函数
  • 5.完整代码
  • • 内核驱动框架
    • 上层应用程序
  • 6.交叉编译并发送至树莓派
  • • ①树莓派上卸载之前的pin4驱动，删除上层应用文件和.ko文件
    • ②框架和上层应用程序在Ubuntu中进行交叉编译并发送至树莓派
  • 7.装载驱动
  • 8.运行上层应用文件
  • • 驱动成功运行
    • 驱动运行失败：学会调试
    • • 奇怪的问题
• 五、其他
• • 简单了解：DMA（direct memory access）（直接存储器访问）
  • md5sum检查两个文件是否完全一样

README

emmm一不小心写了这么长的篇幅，建议配合目录一起看，从目录点击对应知识点，对知识体系和结构有整体的认识，阅读的时候才不会感到吃力。

一、驱动初步认知

为什么要学会写驱动？

树莓派开发简单是因为有厂家提供的wiringPi库，实现超声波，实现继电器操作，做灯的点亮…都非常简单。

但未来做开发时，不一定都是用树莓派，则没有wiringPi库可以用。但只要能运行Linux，linux的标准C库一定有。

学会根据标准C库编写驱动，只要能拿到linux内核源码，拿到芯片手册，电路图…就能做开发。

用树莓派学习的目的不仅是为是体验其强大便捷的wiringPi库，更要通过树莓派学会linux内核开发，驱动编写等，做一个属于自己的库。

设备号的两个作用？

区分硬件

linux一切皆为文件，其设备管理同样是和文件系统紧密结合。在目录/dev下都能看到鼠标，键盘，屏幕，串口等设备文件，硬件要有相对应的驱动，那么open怎样区分这些硬件呢？

依靠文件名与设备号。在/dev下ls -l可以看到

索引驱动在驱动链表中的位置

设备号又分为：主设备号用于区别不同种类的设备；次设备号区别同种类型的多个设备。

内核中存在一个驱动链表，管理所有设备的驱动。 驱动开发无非以下两件事：

• 编写完驱动程序，加载到内核
• 用户空间open后，调用驱动程序

驱动插入到链表的位置（顺序）由设备号检索。

从open到设备，从上层到底层，经历了什么？

• 用户层调用open产生一个软中断（中断号是0x80），进入内核空间调用sys_callsys_call。
• sys_callsys_call真正调用的是sys_open,去内核的驱动链表根据主设备号与次设备号找到相关驱动函数。
• 调用驱动函数里面的open,去设置IO口引脚电平。

（对应下图的粉色笔迹）

二、基于内核驱动框架编写驱动代码流程

目的是用简单的例子展示从用户空间到内核空间的整套流程。

1.编写上层应用代码

在上层访问一个设备跟访问普通的文件没什么区别。试写一个简单的open和write去操作设备"pin4"。

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>int main()
{int fd;fd = open("/dev/pin4",O_RDWR);if(fd < 0){printf("open failed\n");perror("reson");}else{printf("open success\n");}fd = write(fd,'1',1);//写一个字符'1',写一个字节return 0;
}

根据上面提到的驱动认知，有个大致的概念，以open为例子：
上层open→sys_call→sys_open→内核驱动链表节点→执行节点里的open

当然，没有装载驱动的话这个程序执行一定会报错。只有在内核装载了驱动并且在/dev下生成了“pin4”这样一个设备才能运行。

接下来介绍最简单的字符设备驱动框架。

2.根据上层需求修改内核驱动框架代码

所谓框架，就是定死的东西，基本的语句必须要有，少一个都不行。

虽然有这么多的代码，但核心运行的就两个printk。

#include <linux/fs.h>		 //file_operations声明
#include <linux/module.h>    //module_init  module_exit声明
#include <linux/init.h>      //__init  __exit 宏定义声明
#include <linux/device.h>	 //class  devise声明
#include <linux/uaccess.h>   //copy_from_user 的头文件
#include <linux/types.h>     //设备号  dev_t 类型声明
#include <asm/io.h>          //ioremap iounmap的头文件static struct class *pin4_class;  
static struct device *pin4_class_dev;static dev_t devno;                //设备号
static int major =231;  		   //主设备号
static int minor =0;			   //次设备号
static char *module_name="pin4";   //模块名//pin4_open函数
static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)
{printk("pin4_open\n");  //内核的打印函数，和printf类似return 0;
}//pin4_write函数
static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{printk("pin4_write\n");return 0;
}static struct file_operations pin4_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open  = pin4_open,.write = pin4_write,
};int __init pin4_drv_init(void)   //驱动的真正入口
{int ret;devno = MKDEV(major,minor);  //创建设备号ret   = register_chrdev(major, module_name,&pin4_fops);  //注册驱动  告诉内核，把这个驱动加入到内核驱动的链表中pin4_class=class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");  //由代码在/dev下自动生成设备pin4_class_dev =device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);  //创建设备文件return 0;
}void __exit pin4_drv_exit(void)
{device_destroy(pin4_class,devno);class_destroy(pin4_class);unregister_chrdev(major, module_name);  //卸载驱动}module_init(pin4_drv_init);  //入口:内核加载驱动的时候，这个宏会被调用，而真正的驱动入口是它调用的函数
module_exit(pin4_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

不方便在注释中标注的，在下面详细说明：

代码补充解读

static的作用

内核代码数量庞大，为了防止与其他的文件有变量命名冲突，static限定变量的作用域仅仅只在这个文件。

结构体成员变量的单独赋值

static struct file_operations pin4_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open  = pin4_open,.write = pin4_write,
};

这是内核代码中常见的对结构体的操作方式，单独给指定结构体元素赋值，其他不管。

注意：在keil的编译工具环境中不允许这样写，linux可以。

结构体file_operations

在SourceInsight中查看结构体file_operations,可以发现很多的函数指针，这些函数名跟系统上层文件的操作差不多。（read,write,llseek）（在课程视频9:36）

如果上层想要实现read,就复制过来，按照格式改一改。

上层对应底层，上层想要用read，底层就要有read的支持。

手动生成设备

框架中有自动生成设备的代码

那么手动生成设备是怎么样的呢？（一般不这样干，麻烦，仅作为演示）

• 进入/dev目录，查看帮助可知道创建规则

sudo mknod 设备名称 设备类型 主设备号 次设备号

• 使用如下命令创建名称为zhu，主设备号为8，次设备号为1的字符设备。

sudo mknod zhu c 8 1

用ls -l可以看到已经创建成功

3.在Ubuntu上交叉编译（很重要）

驱动框架的模块编译并发送至树莓派

在ubuntu中，进入字符设备驱动目录linux-rpi-4.14.y/drivers/char

拷贝上文分析过的驱动框架代码，创建名为pin4drive.c的文件.

①修改Makefile

进行配置，使得工程编译时可以编译这个文件

vi Makefile

当然不一定要放在/char下。但注意：放在哪个文件夹下，就修改那个文件夹的Makefile即可。

Makefile:

模仿这些文件的编译方式，以编译成模块的形式（还有一个方式为编译进内核）编译pin4drive.c

添加

obj-m                           += pin4drive.o

如图：

②进行模块编译

之前编译内核的时候用的是这个命令：

现在只需进行模块编译，不需要生成zImage,dtbs文件;

• 回到源码目录/linux-rpi-4.14.y再执行下面指令

ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make -j8 modules

下图中，老师演示过程中有提示：
cc [M] /drives/char/pin4driver2.o
…
而我的没有

但是打开/char目录发现已经生成了两个文件。

③把.ko文件发送至树莓派

scp pin4drive.ko pi@192.168.43.250:/home/pi

之前犯的一个小错误是树莓派和ubuntu的ip地址一样，导致连接不上，修改树莓派的ip地址即可

上层代码的编译并发送至树莓派

拷贝上文分析的上层代码到ubuntu中，此处我命名为pin4drivertest.c

使用交叉编译工具进行编译

arm-linux-gnueabihf-gcc pin4drivertest.c -o pin4test

发送至树莓派

scp pin4test pi@192.168.43.250:/home/pi

4.树莓派装载驱动并运行

①树莓派装载驱动

sudo insmod pin4drive.ko

• 查看是否已经成功添加驱动

可以去设备下查看

ls /dev/pin4 -l

看到驱动添加成功

或者lsmod查看内核挂载的驱动

如果需要卸载驱动，就sudo rmmod pin4drive

②运行上层代码

./pin4test

发现没有对设备pin4的访问权限

crw是超级用户所拥有的权限，而框中两类用户则无读写的权限（下面有详细说明）

③增加访问权限再运行

解决方法1：加超级用户

sudo ./pin4test

解决方法2：增加“所有用户都可以访问的权限”（建议）

sudo chmod 666 /dev/pin4

拓展 >> chmod 命令用于更改文件/文件夹的属性（读，写，执行）

permission to:  user(u)   group(g)   other(o)     /¯¯¯\      /¯¯¯\      /¯¯¯\
octal:            6          6          6
binary:         1 1 0      1 1 0      1 1 0
what to permit: r w x      r w x      r w xwhat to permit - r: read, w: write, x: executepermission to  - user: the owner that create the file/foldergroup: the users from group that owner is memberother: all other users

EG： chmod 744 仅允许用户(所有者)执行所有操作，而组和其他用户只允许读。

是否执行成功：demsg指令查看内核打印信息

用dmesg命令显示内核缓冲区信息，并通过管道筛选与pin4相关信息

dmesg | grep pin4

可以看到这两个打印信息，说明内核的printk已经被成功调用，我们已经成功完成了上层对内核的调用 !

三、3个地址的介绍

写驱动是为了操作IO口，实现自己的wiringpi库，跟硬件打交道。

首先要理解以下3个地址的概念：

微机总线地址

通俗来说：cpu能够访问的内存范围

现象：电脑装了32位的系统，明明内存条有8G，却只能识别3.8G左右，这是因为32位仅能表示/访问2^32^=4,294,967,296bit=4,194,304Kb=4096Mb=4G左右。只有装了64位的，才能够识别到8G。

树莓派装载32位操作系统，寻址自然是4G。

树莓派的内存

cat /proc/meminfo

大概是927M

物理地址

硬件实际地址或绝对地址

虚拟地址

逻辑地址（基于算法的地址，软件层面的地址，是假地址）便称为虚拟地址

虚拟地址的作用：

以树莓派为例，总线可以访问4G，物理地址只有1G，但需要运行的程序＞1G，如果把程序全部都加载到内存是不可取的。

物理地址数据的运行真正是拿虚拟地址来操作的，虚拟地址可以比1G大，总线地址能看到4个G，就可以把1个G的物理地址映射成4个的虚拟地址。当物理地址不能满足程序运行空间需求时，如果没有虚拟地址，程序就不能正常运行。

树莓派3b的cpu型号是

cat /proc/cpuinfo

BCM2835，它是ARM-cotexA53架构

简单了解地址框图与内核的页表映射

• 地址框图

可以看到总线地址为FFFFFF，即为4G；

• 内核的页表映射

物理地址的1M通过扩充映射成为4M的虚拟地址，这中间有个设计的算法叫页表。

这个表决定了这个4M被映射到虚拟内存的哪一个段，通过MMU进行管理。

如果想要更多地了解Linux对内存的管理，推荐书《unix设计与实现》，像是内核设计文档。

四、实战：操作IO口输出高 / 低电平

之前驱动框架的代码仅仅用来检测、走一遍整个驱动的架构。那么在这一个小节，将着手实现pin4引脚输出高 / 低电平。

驱动开发两大利器：芯片手册和电路图（电路图主要用来寻找寄存器，树莓派的芯片手册清楚地给出了各个寄存器，所以电路图很难找到）。

1.芯片手册导读

General Purpose I/O (GPIO)板块

查看芯片手册的目的性很强：做哪一块的开发，就只看那一块，现在要开发的是GPIO，熟悉控制IO口的寄存器最为重要。

如果看完这部分的文档，你对于以下几个问题（后面有解析）有清晰的答案，说明你真正读懂了这一部分的开发。

①操作逻辑：简言之就是怎么进行配置相关寄存器，这些配置步骤和思想其实都很类似。
②需要重点掌握的寄存器有哪些？例如输入 / 输出控制寄存器，输出 0 / 1控制寄存器，清除状态寄存器

捕捉信息

在新的平台也要学会捕捉类似的关键信息：选择输入还是输出，0/1,怎么清除，上升沿下降沿等。（配置过32 / 51寄存器的应该对这些很熟悉）

从下图中可以大概了解到所有的IO口被分成了0~5组。

描述部分也很重要，大多涉及使用方法

配置引脚 输入 / 输出

这20~29的IO口属于分组2

IO编号要看好

配置引脚输出是 0 还是 1

清除 0 / 1 状态

整理关键内容

通过文档阅读，可以整理出关键的信息：

有3个最基本的要清楚：
①选择IO是 输入 / 输出控制寄存器：GPFSEL
②输出0 / 1寄存器：GPSET
③清除寄存器:GPCLR

操作逻辑:
以GPFSEL0寄存器举例，要操作的引脚为pin4,其对应的分组为0。只要在这个分组下，把14-12位设置为001，就能配置pin4引脚为输出。

总之还是要自己多看多翻阅，这里仅为简单的导读。

2.配置3个主要的寄存器地址

①在原来框架的基础上，添加寄存器的定义

volatile unsigned int* GPFSEL0 = NULL;
volatile unsigned int* GPSET0  = NULL;
volatile unsigned int* GPCLR0  = NULL;

要想写出上面的代码，要掌握以下几点：

弄清楚寄存器的分组

其中寄存器的0表示的是分组，目标操作的IO是pin4,由文档可知，属于寄存器分组0。

volatile的使用

加volatile在此处是 ： 防止编译器优化（可能是省略，也可能是更改）这些寄存器变量，常见于在内核中对IO口进行操作。

②配置寄存器的地址

在①的基础上，在驱动的初始化pin4_drv_init中添加寄存器地址配置

GPFSEL0 = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200000,4);
GPSET0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f20001C,4);
GPCLR0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200028,4);

要想写出上面的代码，要掌握以下几点：

分别找到几个IO寄存器的物理地址（非常易错）

弄清楚GPIO的物理地址（真实地址）

并不是用下图这个地址来对应GPIO功能选择寄存器０的地址，否则编译后运行会有段错误。
IO口的起始地址是0x3f000000,加上GPIO的偏移量0x2000000,所以GPIO的实际物理地址应该是从0x3f200000开始的，然后在这个基础上进行Linux系统的MMU内存虚拟化管理，映射到虚拟地址上，编程都是操作虚拟地址。

特别注意：BCM2708 和BCM2709 IO起始地址不同，BCM2708是0x20000000,BCM2709是0x3f000000

根据偏移值，弄清楚寄存器的物理地址（真实地址）

可以看到寄存器GPSET0相对于GPIO物理地址的偏移值为1C。

同样的方法，寄存器GPCLR0的偏移值为28,寄存器GPFSEL0的偏移值为0。

物理地址转换为虚拟地址：ioremap函数

因为代码操作的是虚拟地址，代码中直接用物理地址肯定不行，需要进行转换,将IO口寄存器映射成普通内存单元进行访问。

使用函数ioremap:

函数原型：void *ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size)
phys_addr：要映射的起始的IO物理地址；
size：要映射的空间的大小；

3.进行功能配置

①在函数pin4_open中配置pin4为输出引脚

可以看到只要32位寄存器GPFSEL0的14-12位配置为001，其它位不管，即可配置pin4为输出引脚

当然直接暴力赋值（0000…001…0000）是不可取的，会把其他的IO口给影响。最好的结果是只改变了14-12位。

运用与（&） / 或（|）运算进行位操作

*GPFSEL0 &= ~(0x6 << 12);
*GPFSEL0 |= (0x1 << 12);

想要写出以上代码，必须清楚下面两个步骤

与运算给指定位（14、13）赋值0，其他不变

为了方便描述，这里把需要“与”上的数称为 “辅助数”。（寄存器中的数是假设的）

但为了方便（1越少，用计算器换算就越简单）得到这个第13、14位为0的数，选择对辅助数“取两次反“。

第一次取反为： 00000…110…00000

用计算器在二进制BIN中输入110（方便就在这，你要是直接在计算器中输入目标辅助数进行换算，数有多少个1都很吃力！！）

0110,向左移12位，低位自动补0，则1 1正好对上14、13位。

再取反（~），得到一开始想要的让寄存器的数14、13位与上0的辅助数。

或运算给指定位（12）赋值1

是同样的思路，不再赘述

②在函数pin4_write中配置pin4输出 0 / 1

获取上层write函数的值:copy_from_user函数

函数介绍
unsigned long copy_from_user(void * to, const void __user * from, unsigned long n)

此函数将from指针指向的用户空间地址开始的连续n个字节的数据产送到to指针指向的内核空间地址，简言之是用于将用户空间的数据传送到内核空间

第一个参数to是内核空间的数据目标地址指针，
第二个参数from是用户空间的数据源地址指针，
第三个参数n是数据长度。

如果数据拷贝成功，则返回零；否则，返回没有拷贝成功的数据字节数。

根据值来操作IO口

int userCmd;上层写的是整型数1，底层就要对应起来用int.如果是字符则用charcopy_from_user(&userCmd,buf,count);if(userCmd == 1){printk("set 1\n");*GPSET0 |= 0x1 << 4;
}else if(userCmd == 0){printk("set 0\n");*GPCLR0 |= 0x1 << 4;
}else{printk("cmd error\n");
}

说明（这也是操作逻辑的一部分啦）：
①这个GPSET0，0指的是分组，不是设置成低电平。
②左移4位，是因为GPSET0寄存器的第4位对应pin4,只要把第4位设置为1，表示这个寄存器就对pin4发挥作用，设置成高电平，如果是0则 no effct（手册内容）。

4.解除虚拟地址映射

退出程序卸载驱动的时候，解除映射：iounmap函数

void iounmap（void* addr）//取消ioremap所映射的IO地址

iounmap(GPFSEL0);
iounmap(GPSET0);
iounmap(GPCLR0);

5.完整代码

内核驱动框架

#include <linux/fs.h>		 //file_operations声明
#include <linux/module.h>    //module_init  module_exit声明
#include <linux/init.h>      //__init  __exit 宏定义声明
#include <linux/device.h>	 //class  devise声明
#include <linux/uaccess.h>   //copy_from_user 的头文件
#include <linux/types.h>     //设备号  dev_t 类型声明
#include <asm/io.h>          //ioremap iounmap的头文件static struct class *pin4_class;  
static struct device *pin4_class_dev;static dev_t devno;                //设备号
static int major =231;  		   //主设备号
static int minor =0;			   //次设备号
static char *module_name="pin4";   //模块名volatile unsigned int* GPFSEL0 = NULL;
volatile unsigned int* GPSET0  = NULL;
volatile unsigned int* GPCLR0  = NULL;//pin4_open函数
static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)
{printk("pin4_open\n");  //内核的打印函数，和printf类似//open的时候配置pin4为输出引脚*GPFSEL0 &= ~(0x6 << 12);*GPFSEL0 |= (0x1 << 12);return 0;
}//pin4_write函数
static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{int userCmd;//上层写的是整型数1，底层就要对应起来用int.如果是字符则用charprintk("pin4_write\n");//获取上层write的值copy_from_user(&userCmd,buf,count);//用户空间向内核空间传输数据//根据值来执行操作if(userCmd == 1){printk("set 1\n");*GPSET0 |= 0x1 << 4;}else if(userCmd == 0){printk("set 0\n");*GPCLR0 |= 0x1 << 4;}else{printk("cmd error\n");}return 0;
}static struct file_operations pin4_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open  = pin4_open,.write = pin4_write,
};int __init pin4_drv_init(void)   //驱动的真正入口
{int ret;printk("insmod driver pin4 success\n");devno = MKDEV(major,minor);  //创建设备号ret   = register_chrdev(major, module_name,&pin4_fops);  //注册驱动  告诉内核，把这个驱动加入到内核驱动的链表中pin4_class=class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");  //由代码在/dev下自动生成设备pin4_class_dev =device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);  //创建设备文件GPFSEL0 = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200000,4);GPSET0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f20001C,4);GPCLR0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200028,4);return 0;
}void __exit pin4_drv_exit(void)//可以发现和init刚好是相反的执行顺序。
{iounmap(GPFSEL0);iounmap(GPSET0);iounmap(GPCLR0);device_destroy(pin4_class,devno);class_destroy(pin4_class);unregister_chrdev(major, module_name);  //卸载驱动}module_init(pin4_drv_init);  //入口:内核加载驱动的时候，这个宏会被调用，而真正的驱动入口是它调用的函数
module_exit(pin4_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

上层应用程序

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>int main()
{int fd;int cmd;fd = open("/dev/pin4",O_RDWR);if(fd < 0){printf("open failed\n");perror("reson");}else{printf("open success\n");}printf("请输入0 / 1\n 0:设置pin4为低电平\n 1:设置pin4为高电平\n");scanf("%d",&cmd);if(cmd == 0){printf("pin4设置成低电平\n");}else if(cmd == 1){printf("pin4设置成高电平\n");}fd = write(fd,&cmd,1);//写一个字符'1',写一个字节return 0;
}

6.交叉编译并发送至树莓派

①树莓派上卸载之前的pin4驱动，删除上层应用文件和.ko文件

sudo rmmod pin4drive

用lsmod查看是否卸载成功。

②框架和上层应用程序在Ubuntu中进行交叉编译并发送至树莓派

上文（二.3：在Ubuntu上交叉编译） 有涉及，一样的操作不再赘述。

注意：

因为在上文（ 二、3,4）中，树莓派上已经有来自Ubuntu发送过来的上层文件pin4test和驱动文件.ko。

而在Ubuntu的/char目录下也因为模块编译生成了.ko ,.mod等文件

但这都没关系，直接复制上文新的驱动框架，新的上层代码，打开原来的2个.c文件（在上文 二.3 中创建的），覆盖。之后进行交叉编译，新生成的文件会覆盖掉原来的文件。

框架交叉编译后：
红色框表示编译生成了需要的模块
而蓝色框的警告可以不用理会（copy_form_user前两个参数传入的是空类型的指针，在框架代码中没有进行强制转换）

7.装载驱动

sudo insmod pin4drive.ko

用dmesg可以看到内核打印出“驱动装载成功”（打印信息来自框架代码）

给权限

sudo chmod 666 /dev/pin4

8.运行上层应用文件

./pin4test

驱动成功运行

输入1时，用命令gpio readall查看pin4引脚变化，应为OUT 1

输入0时，再用命令gpio readall查看pin4引脚变化，应为OUT 0

用dmesg打开内核打印界面，可以看到内核的printk已经被调用，配置执行。

驱动运行失败：学会调试

当然，很多情况下不是直接就能够成功运行的，学会调试很重要。

出问题先看上层（因为上层简单，好修改），后看底层。

Mode我们配置的是输出模式，如果是IN，或者ALT2等，说明底层的模式配置出了问题，大多是寄存器的移位没搞明白。

多看看内核的打印信息，write打印信息，变量的值等等。

奇怪的问题

上层代码中，在加入红框中的printf调试信息之前

会出现这样的错误，内核接收不到由上层传输过来的 0 / 1,或者接收到的不是0 / 1？

用gpio readall查看，置为高低电平也失效。

但是凭什么？？我加入的只是调试信息罢了，关这个什么事儿？我又没有动cmd的值。

我还以为是偶然性问题，去掉调试信息编译后重新运行，果然还是出现了cmd error

printf有毒？于是在上层随便加了一条printf
运行，功能正常，没有出现cmd error？？

啊哈，error了个啥？我很想知道

于是在内核框架代码加了一句

于是在error时就出现了：

又注意到一个可能的问题:上层代码中write写入的是一个int型，4个字节，而这里只写了一个，会不会是这个原因呢？
于是去掉有毒的printf,把1改成4，问题解决了。

这时候我又好奇了，想看看write的返回值：

但发现不管是error，还是成功，写入的返回值都是0。为什么写入成功了，返回值会是0呢？不应该是写入的字节数吗？

本打算把命令传输由整型数换成字符，但想到还要改底层

会不会是那个用户态向内核态传输指令（copy_from_user）搞的鬼（有一个类型未转换的警告）？

对这个问题的探讨先告一段落，说不定后面会有好的例子，这个问题也就很好解决，不能花太多时间纠结于这个上面，毕竟这是我的第一个驱动程序，以后见多了，可能就理解了。

五、其他

简单了解：DMA（direct memory access）（直接存储器访问）

大数据的快速拷贝单元。

使用cp指令拷贝大文件会很大程度占用CPU资源，DMA是专门用来做协助数据拷贝的微控制器，CPU可以发动DMA使其进行数据的拷贝。

md5sum检查两个文件是否完全一样

多用于检测原来的“同名”文件是否已经被新的替代，也可以用作检查拷贝过程中是否损坏。

md5sum file.c

唯一标识，相同则两个文件为同一文件

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