Linux驱动开发应用层 2 点亮一个LED

ops/2024/12/23 2:25:44/

目录

sysfs-toc" style="margin-left:40px;">先来聊聊sysfs

sysfs%E7%9A%84%E5%85%B7%E5%A4%87%E7%9A%84%E4%BC%98%E5%8A%BF-toc" style="margin-left:120px;">sysfs的具备的优势

C%A8%E5%93%AA%E9%87%8C%EF%BC%9F-toc" style="margin-left:40px;">LED在哪里？

sysfs">先来聊聊sysfs

我们下面首先简单聊一下sysfs。他很重要的原因是因为我们跟底下的设备打交道，就是可以透过我们的sysfs来操作我们底层的设备，

sysfs是Linux内核中的一个虚拟文件系统，用于提供内核对象、设备驱动、内核参数以及其他内核空间信息与用户空间之间的交互接口。sysfs通过在文件系统中创建一系列虚拟文件和目录，允许用户空间程序访问和控制内核的各种设置和信息。sysfs的出现，极大地简化了内核和用户空间之间的交互方式，尤其是在硬件管理、内核配置和设备管理等方面。sysfs通过提供一个结构化的接口，使得用户无需直接与复杂的内核代码交互即可进行设备控制、驱动配置和调试。

sysfs本质上是通过内核模块将内核空间的信息暴露到用户空间，具体来说，它利用文件系统的接口机制，通过将内核的数据结构映射为文件系统的文件和目录结构来实现。这些文件和目录实际上并不对应实际的磁盘文件，而是虚拟文件，读取或写入这些文件时，内核会根据文件内容执行相应的操作。sysfs的目录结构类似于Unix的文件系统层级，通常包含以下几个重要部分：

目录说明
/sys/class包含与设备类别相关的文件夹。例如，/sys/class/net用于网络接口，/sys/class/block用于块设备等。
/sys/devices表示系统中所有设备的层级结构。每个设备都对应一个目录，设备的属性、状态信息等存放在对应的目录下。
/sys/kernel包含内核相关的参数和信息，例如内存、内核版本等。
/sys/fs包含与文件系统相关的信息。
/sys/module包含当前加载的内核模块信息。
/sys/power包含与电源管理相关的信息和设置。
/sys/firmware包含与固件相关的信息。

在sysfs中，每个目录和文件都对应着内核中的某个对象或参数。例如，网络设备的状态可以在/sys/class/net/eth0目录下找到，通过读取或修改该目录中的文件，用户就可以获取或修改网卡的配置信息。

sysfs%E7%9A%84%E5%85%B7%E5%A4%87%E7%9A%84%E4%BC%98%E5%8A%BF">sysfs的具备的优势

无非就是下面四个点：

简化内核与用户空间的交互：sysfs为内核空间和用户空间提供了一个简单而一致的接口。用户空间程序通过标准的文件系统API（如open、read、write）与内核进行交互，而不需要了解内核内部的复杂数据结构和API。

统一管理：sysfs将不同类型的设备和内核信息按照逻辑分组，提供了一个统一的管理接口，使得用户可以方便地获取和控制系统中的各种设备和内核参数。

灵活性和扩展性：设备驱动可以在sysfs中创建自定义的文件和目录，从而暴露设备的特定信息或控制接口。这使得sysfs具有很强的灵活性，可以适应不同类型的设备和需求。

实时性：通过sysfs，用户空间可以动态获取设备的状态信息，这对于需要实时监控或调试的场景非常有用。

C%A8%E5%93%AA%E9%87%8C%EF%BC%9F">LED在哪里？

所以我们回到我们的主题：我们的LED在哪里呢？

我们使用正点原子的板子，只提供了一个LED默认的用以操作。这里我们在/sys/class/leds可以找到我们的说法。

root@ATK-IMX6U:~/app# cd /sys/class/
root@ATK-IMX6U:/sys/class# ls
ata_device  bluetooth  hwmon      leds      net           rc           scsi_host   ubi
ata_link    dma        i2c-dev    mdio_bus  power_supply  regulator    sound       udc
ata_port    drm        icm20608   mem       ppp           rfkill       spidev      vc
backlight   firmware   ieee80211  misc      pps           rtc          spi_master  video4linux
bdi         gpio       input      mmc_host  ptp           scsi_device  thermal     vtconsole
block       graphics   lcd        mtd       pwm           scsi_disk    tty         watchdog
root@ATK-IMX6U:/sys/class# cd leds
root@ATK-IMX6U:/sys/class/leds# ls
beep  mmc0::  mmc1::  sys-led

进入sys-led文件夹，就可以看到如下的东西：

root@ATK-IMX6U:/sys/class/leds/sys-led# ls -lh
total 0
-rw-r--r-- 1 root root 4.0K Jul 30 09:55 brightness
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jul 30 09:55 device -> ../../../leds
-r--r--r-- 1 root root 4.0K Jul 30 09:55 max_brightness
drwxr-xr-x 2 root root    0 Jul 30 09:55 power
lrwxrwxrwx 1 root root    0 Jul 30 09:55 subsystem -> ../../../../../class/leds
-rw-r--r-- 1 root root 4.0K Jul 30 09:55 trigger
-rw-r--r-- 1 root root 4.0K Jul 30 09:55 uevent

如果只是想要控制LED的输出状态，我们只需要关心这些就OK：

  • brightness：翻译过来就是亮度的意思，该属性文件可读可写；所以这个属性文件是用于设置 LED的亮度等级或者获取当前LED 的亮度等级，譬如 brightness 等于 0 表示LED 灭，brightness 为正整数表示LED 亮，其值越大、LED 越亮；对于 PWM 控制的LED 来说，这通常是适用的，因为它存在亮度等级的问题，不同的亮度等级对应不同的占空比，自然LED 的亮度也是不同的；但对于GPIO控制（控制 GPIO 输出高低电平）的 LED 来说，通常不存在亮度等级这样的说法，只有 LED 亮（brightness 等于 0）和 LED 灭（brightness 为非 0 值的正整数）两种状态，ALPHA/Mini I.MX6U 开发板上的这颗LED 就是如此，所以自然就不存在亮度等级一说，只有亮和灭两种亮度等级。

  • max_brightness：该属性文件只能被读取，不能写，用于获取 LED 设备的最大亮度等级。

  • trigger：触发模式，该属性文件可读可写，读表示获取LED 当前的触发模式，写表示设置LED 的触发模式。不同的触发模式其触发条件不同，LED 设备会根据不同的触发条件自动控制其亮、灭状态，通过cat 命令查看该属性文件，可获取LED 支持的所有触发模式以及LED 当前被设置的触发模式

我们当然可以查看我们的trigger文件来看看到底是什么：

root@ATK-IMX6U:/sys/class/leds/sys-led# cat trigger 
none rc-feedback nand-disk mmc0 mmc1 timer oneshot [heartbeat] backlight gpio

方括号（[heartbeat]）括起来的表示当前LED 对应的触发模式，none 表示无触发，常用的触发模式包括none（无触发）、mmc0（当对 mmc0 设备发起读写操作的时候 LED 会闪烁）、timer（LED 会有规律的一亮一灭，被定时器控制住）、heartbeat（心跳呼吸模式，LED 模仿人的心跳呼吸那样亮灭变化）

现在，我们就可以试试看操作一下：

root@ATK-IMX6U:/sys/class/leds/sys-led# echo "none" > trigger
root@ATK-IMX6U:/sys/class/leds/sys-led# echo "backlight" > trigger
root@ATK-IMX6U:/sys/class/leds/sys-led# cat trigger
none rc-feedback nand-disk mmc0 mmc1 timer oneshot heartbeat [backlight] gpio 
root@ATK-IMX6U:/sys/class/leds/sys-led# echo "oneshot" > trigger
root@ATK-IMX6U:/sys/class/leds/sys-led# cat trigger
none rc-feedback nand-disk mmc0 mmc1 timer [oneshot] heartbeat backlight gpio 
root@ATK-IMX6U:/sys/class/leds/sys-led# echo "timer" > trigger
root@ATK-IMX6U:/sys/class/leds/sys-led# echo "1" > brightness 
root@ATK-IMX6U:/sys/class/leds/sys-led# echo "0" > brightness

可以观察板子的现象，变化还是很明显的。我们下面写代码玩！

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
​
static const char* LED_TRIGGER_FILE = "/sys/class/leds/sys-led/trigger";
static const char* LED_BRIGHTNESS_FILE = "/sys/class/leds/sys-led/brightness";
static const char* ON = "1";
static const char* OFF = "0";
​
​
static void inline inform_usage(const char* app_name)
{fprintf(stderr, "usage:> \n""brightness control: %s <on|off>\n""trigger mode control: %s <trigger> <type>\n", app_name, app_name);
}
​
static u_int8_t inline control_trigger_type_interface(const char* instructions_type)
{int fd = open(LED_TRIGGER_FILE, O_WRONLY);if(fd < 0) {perror("open file:> ");return 0;}int len = strlen(instructions_type);if(len != write(fd, instructions_type, len)){perror("write error");return 0;}return 1;
}
​
​
static u_int8_t inline control_brightness_impl(const char* value)
{int fd = open(LED_BRIGHTNESS_FILE, O_WRONLY);if(fd < 0) {perror("open file:> ");return 0;}if(!control_trigger_type_interface("none")) return 0;if( 1 != write(fd, value, 1)){perror("write led brigtness");return 0;}close(fd);return 1;
}
​
static u_int8_t inline control_brightness_interface(const char* instructions)
{const char* ptr_at_what = ON;if(!strcmp(instructions, "on")){return control_brightness_impl(ptr_at_what);}else if(!strcmp(instructions, "off")){ptr_at_what = OFF;return control_brightness_impl(ptr_at_what);}else{fprintf(stderr, "invalid argument! rejection!");return 0;}
}
​
int main(int argc, char* argv[])
{if(argc < 2 || argc > 3){inform_usage(argv[0]);return -1;}
​if(argc == 2 && !control_brightness_interface(argv[1])){inform_usage(argv[0]);}
​if(argc == 3){if(strcmp("trigger", argv[1])){inform_usage(argv[0]);return -1;}else{control_trigger_type_interface(argv[2]);}}
​
}

代码并不复杂，就是对文件进行读写操作！现在可以把文件上传到板子上（如何上传，如何调试请参考笔者的博文：嵌入式Linux应用层开发——调试专篇（关于使用GDB调试远程下位机开发板的应用层程序办法 + VSCode更好的界面调试体验提升）-CSDN博客）


http://www.ppmy.cn/ops/144199.html

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