本文是在字元驅動的基礎上，再進行的GPIO控制，所以本篇文章不再詳細敘述申請及釋放裝置號、 新增以及登出裝置，初始化、新增與刪除cdev結構體等操作。本篇的主要目的是控制GPIO，原始碼全部貼出來。
裸機開發與linux驅動開發區別
在裸機操作下，裸機驅動一般針對沒有作業系統支援的層面，不用考慮作業系統對它的呼叫。
Linux驅動是在裸機驅動基礎上，按照一定的規範來實現， 雖然實現的都是同一個東西，不過你發現在 Linux驅動攙雜了許多維護資訊。Linux裝置驅動就是比裸機驅動多了一些框架。
在裸機方式下，ARM的軟體整合開發環境就顯得極為重要，因為在這種方式下可以把所有程式碼都放在這個環境裡面編寫、編譯和除錯。在這種方式下測試驅動程式，首先要完成CPU的初始化，然後把需要測試的程式裝載到系統的RAM區/或者SDRAM中。當然，如果需要處理一些複雜的中斷處理的話，最好也把CPU的復位向量表放到RAM區中。把所有程式都除錯好之後，再把最後的程式燒寫到Flash裡面去執行。
有linux作業系統的存在大大降低了應用軟體與硬體平臺的耦合度，它充當了我們硬體與應用軟體之間的紐帶， 使得應用軟體只需要呼叫驅動程式介面API就可以讓硬體去完成要求的開發，而應用軟體則不需要關心硬體到底是如何工作的。 這將大大提高我們應用程式的可移植性和開發效率。
作業系統能夠帶來多工併發機制。
傳說中的MMU
說到MMU，大家都不陌生，相對於計算機來說，這個東西就是我們說的記憶體，在linux環境直接訪問物理記憶體是很危險的，如果使用者不小心修改了記憶體中的資料，很有可能造成錯誤甚至系統崩潰。
MMU是 MemoryManagementUnit 的縮寫即，記憶體管理單元。針對各種CPU， MMU是個可選的配件。MMU負責的是虛擬地址與物理地址的轉換。提供硬體機制的記憶體訪問授權。
MMU 的作用：
1。 將虛擬地址翻譯成為物理地址，然後訪問實際的物理地址；2。 訪問許可權控制。
當沒有啟用MMU的時候，CPU在讀取指令或者訪問記憶體時便會將地址直接輸出到晶片的引腳上，此地址直接被記憶體接收，這段地址稱為物理地址。當CPU開啟了MMU時，CPU發出的地址將被送入到MMU，被送入到MMU的這段地址稱為虛擬地址， 之後MMU會根據去訪問頁表地址暫存器然後去記憶體中找到頁表（假設只有一級頁表）的條目，從而翻譯出實際的物理地址。
地址轉換
裝置通常會提供一組暫存器來用於控制裝置、讀寫裝置和獲取裝置狀態，即控制暫存器、資料暫存器和狀態暫存器。這些暫存器可能位於 I/O 空間，也可能位於記憶體空間。當位於 I/O 空間時，通常被稱為 I/O 埠，位於記憶體空間時，對應的記憶體空間被稱為 I/O 記憶體。
記憶體管理單元（MMU）通常以頁為單位進行處理，而不是位元組，ioremap函式也同樣屬於頁對映。
ioremap（）函式
在核心中訪問 I/O 記憶體之前，需首先使用 ioremap（）函式將裝置所處的物理地址對映到虛擬地址。ioremap（）的原型如下：
void *ioremap（unsigned long offset， unsigned long size）；
引數：1。物理地址2。要對映的空間的大小返回值：頁對映，返回虛擬地址。
同一物理地址可以多次ioremap對映，分配的虛擬空間地址各部相同，iounmap互不影響。
訪問I/O記憶體的正確方式是透過一系列專用於此目的的函式（在中定義的）：
unsigned int ioread8（void*addr）； unsigned int ioread16（void*addr）；unsigned int ioread32（void*addr）；
/@@*addr是從ioremap獲得的地址（可能包含一個整型偏移量），返回值是從給定I/O記憶體讀取的值*//@@*對應的I/O記憶體寫函式*/void iowrite8（u8value，void*addr）； void iowrite16（u16value，void*addr）；void iowrite32（u32value，void*addr）；
/@@*讀和寫一系列值到一個給定的I/O記憶體地址，從給定的buf讀或寫count個值到給定的addr*/void ioread8_rep（void *addr， void *buf， unsigned long count）； void ioread16_rep（void *addr， void *buf， unsigned long count）； void ioread32_rep（void *addr， void *buf， unsigned long count）； void iowrite8_rep（void *addr， const void *buf， unsigned long count）； void iowrite16_rep（void *addr， const void *buf， unsigned long count）； void iowrite32_rep（void *addr， const void *buf，unsigned long count）；
注意，在linux下有以下舊的介面，雖然仍然能夠使用，但是不建議用，比如如下api：
unsigned readb（address）； unsigned readw（address）； unsigned readl（address）； void writeb（unsigned value，address）； void writew（unsigned value，address）； void writel（unsigned value，address）；
iounmap函式
iounmap函式用於取消ioremap（）所做的對映，原型如下：
void iounmap（void *addr）
函式引數和返回值如下：
void iounmap（void *addr）
引數：addr： 需要取消ioremap對映之後的起始地址（虛擬地址）。返回值： 無
技術手冊資料
本次使用開發板上的三色燈進行控制。
硬體電路
查閱硬體電路圖，電路圖如下
對GPIO操作來說，主要分為如下幾個步驟：
1。 使能GPIO時鐘2。 設定引腳功能複用為GPIO3。 設定引腳的上下拉，速率，驅動能力等4。 控制GPIO引腳的輸出電平，高或者低
暫存器地址
這裡就不詳細敘述如何查閱資料尋找暫存器地址了，下面直接給出暫存器地址：
使能GPIO時鐘，暫存器地址0x20C406C，該暫存器的27-26位設定如下可獲取不同屬性：
00：所有模式下都關閉外設時鐘
01：只有在執行模式下開啟外設時鐘
10：保留
11：除了停止模式以外，該外設時鐘全程使能
程式碼中該部分實現如下圖
設定引腳功能複用為GPIO，暫存器地址0x20E006C，關於該複用的功能如下圖
由此可見，需要配置成GPIO，需要設定模式ALT5。該部分程式碼實現如下
設定引腳的上下拉，速率，驅動能力等，暫存器地址0x20E02F8，該部分功能較多
HYS（bit16）：用來使能遲滯比較器 。
PUS（bit15-bit14）：用來設定上下拉電阻大小。
PUE（bit13）：當 IO 作為輸入的時候，這個位用來設定 IO 使用上下拉還是狀態保持器。
PKE（bit12）：用來使能或者禁止上下拉/狀態保持器功能。
ODE（bit11）：IO 作為輸出的時候，此位用來禁止或者使能開漏輸出。
SPEED（bit7-bit6）：當 IO 用作輸出的時候，此位用來設定 IO 速度。
DSE（bit5-bit3）：當 IO 用作輸出的時候用來設定 IO 的驅動能力。
SRE（bit0）：設定壓擺率
我們對該暫存器寫入0x1F838。
程式碼如下
控制GPIO引腳的輸出電平的暫存器地址為baseaddr+0x04，直接寫入0表示輸入，寫入1表示輸出。
實際操作下，在/dev/下出現多個led裝置節點，如下圖
執行後的效果如下圖
程式碼
如下是led驅動程式碼
#include #include #include #include #include #include “linux/cdev。h”#include #include #include #include /@@*使能GPIO時鐘設定引腳複用為GPIO設定引腳屬性（上下拉、速率、驅動能力）控制GPIO引腳輸出高低電平GPIO1_IO04：0x020C406C，0x20E006C，0x020E02F8，0x0209C004GPIO4_IO20：GPIO4_IO19：*/#define BUFFSIZE 64#define DEV_CNT 3int major = 0；int minor = 0；dev_t devno = 0；char buf［BUFFSIZE］ = {0}；static struct class *led_class；struct led_chardev{ struct cdev dev； unsigned int __iomem *va_dr； unsigned int __iomem *va_gdir； unsigned int __iomem *va_iomuxc_mux； unsigned int __iomem *va_ccm_ccgrx； unsigned int __iomem *va_iomux_pad； unsigned long pa_dr； unsigned long pa_gdir； unsigned long pa_iomuxc_mux； unsigned long pa_ccm_ccgrx； unsigned long pa_iomux_pad； unsigned int led_pin； unsigned int clock_offset；}；static struct led_chardev led_cdev［DEV_CNT］ = { { 。pa_dr = 0x0209C000， 。pa_gdir = 0x0209C004，//輸出電平，-0：輸入 -1：輸出 。pa_iomuxc_mux =0x20E006C，//引腳複用GPIO 。pa_ccm_ccgrx = 0x20C406C，//gpio1時鐘 。pa_iomux_pad =0x20E02F8，//引腳屬性 。led_pin = 4， 。clock_offset = 26 }， { 。pa_dr = 0x20A8000， 。pa_gdir = 0x20A8004， 。pa_iomuxc_mux =0x20E01E0， 。pa_ccm_ccgrx = 0x20C4074， 。pa_iomux_pad =0x20E046C， 。led_pin = 20， 。clock_offset = 12 }， { 。pa_dr = 0x20A8000， 。pa_gdir = 0x20A8004， 。pa_iomuxc_mux =0x20E01DC， 。pa_ccm_ccgrx = 0x20C4074， 。pa_iomux_pad =0x20E0468， 。led_pin = 19， 。clock_offset = 12 }，}；ssize_t led_read（struct file *file， char __user *data， size_t length， loff_t *loff）{ int ret = 0； printk（KERN_EMERG “［ KERN_EMERG ］ led Module led_read\n”）； for（ret=0；retprivate_data； val = ioread32（led_cdev->va_dr）； if （ret == 0） val &= ~（0x01 << led_cdev->led_pin）； else val |= （0x01 << led_cdev->led_pin）； iowrite32（val， led_cdev->va_dr）； *loff += tmp； return tmp；}int led_open（struct inode *inode， struct file *file）{ unsigned int val = 0； printk（KERN_EMERG “［ KERN_EMERG ］ led Module led_open\n”）； struct led_chardev *led_cdv = （struct led_chardev*）container_of（inode->i_cdev，struct led_chardev，dev）； file->private_data = led_cdev； /@@* 實現地址對映 */ led_cdev->va_dr = ioremap（led_cdev->pa_dr， 4）；//資料暫存器對映，將led_cdev->va_dr指標指向對映後的虛擬地址起始處，這段地址大小為4個位元組 led_cdev->va_gdir = ioremap（led_cdev->pa_gdir， 4）；//方向暫存器對映 led_cdev->va_iomuxc_mux = ioremap（led_cdev->pa_iomuxc_mux， 4）；//埠複用功能暫存器對映 led_cdev->va_ccm_ccgrx = ioremap（led_cdev->pa_ccm_ccgrx， 4）；//時鐘控制暫存器對映 led_cdev->va_iomux_pad = ioremap（led_cdev->pa_iomux_pad， 4）；//電氣屬性配置暫存器對映 val = ioread32（led_cdev->va_ccm_ccgrx）； val = val | （3 << led_cdev->clock_offset）；//置位對應的時鐘位 iowrite32（val，led_cdev->va_ccm_ccgrx）； iowrite32（5，led_cdev->va_iomuxc_mux）；//複用為GPIO val = ioread32（led_cdev->va_gdir）； val &= ~（1 << led_cdev->led_pin）； val |= （1 << led_cdev->led_pin）； iowrite32（val， led_cdev->va_gdir）； //配置位輸出模式 val = ioread32（led_cdev->va_dr）； val |= （0x01 << led_cdev->led_pin）； iowrite32（val， led_cdev->va_dr）； //輸出高電平 return 0；}int led_release（struct inode *inode， struct file *file）{ printk（KERN_EMERG “［ KERN_EMERG ］ led Module led_release\n”）； struct led_chardev *led_cdev = （struct led_chardev *）container_of（inode->i_cdev， struct led_chardev， dev）； /@@* 釋放ioremap後的虛擬地址空間 */ iounmap（led_cdev->va_dr）； //釋放資料暫存器虛擬地址 iounmap（led_cdev->va_gdir）； //釋放輸入輸出方向暫存器虛擬地址 iounmap（led_cdev->va_iomuxc_mux）； //釋放I/O複用暫存器虛擬地址 iounmap（led_cdev->va_ccm_ccgrx）； //釋放時鐘控制暫存器虛擬地址 iounmap（led_cdev->va_iomux_pad）； //釋放埠電氣屬性暫存器虛擬地址 return 0；}struct file_operations fops = { 。owner = THIS_MODULE， 。open = led_open， 。release = led_release， 。write = led_write， 。read = led_read，}；static int __init led_init（void） { int ret = 0； int i = 0； int j = 0； printk（KERN_EMERG “［ KERN_EMERG ］ led Module Init\n”）； ret = alloc_chrdev_region（&devno， 0，DEV_CNT， “led”）； if（ret == 0） printk（KERN_EMERG “［ KERN_EMERG ］ baseminor ok\n”）； else goto out； major = MAJOR（devno）； minor = MINOR（devno）； led_class = class_create（THIS_MODULE，“led”）； if（led_class < 0） goto out； for（i=0；i如下是應用層程式碼，一個簡單的測試程式碼
#include “stdio。h”#include “unistd。h”#include #include #include int main（）{ char buf［6］ = {0}； int val = 0； char *hello = “/dev/led_chrdev1”； int fd = open（hello，O_RDWR|O_NDELAY）； if（fd < 0） { printf（“open error\n”）； return 0； } while（1） { write（fd，&val，5）； sleep（1）； val = ！val； } close（fd）； return 0；}
