Linux Led 子系统

2023-08-22 13:51:36 浏览数 (1)

1、前言

什么叫做驱动框架?

内核中驱动维护者针对每种驱动设计一套【成熟的、标准的、典型的】驱动实现,并把不同厂家的同类硬件驱动中相同的部分抽出来实现好,再把不同部分留出接口给具体的驱动工程师来实现,这就叫驱动框架。

2、概述

led 子系统驱动框架:

所有 led 共性:

  1. 有和用户通信的设备节点
  2. 亮和灭

不同点:

  1. 有的 led 可能是接在 gpio 管脚上,不同的 led 有不同的 gpio 来控制
  2. 有的 led 可能由其他的芯片来控制(节约 cpu 的 pin,或者为了控制 led 的电流等)
  3. 可以设置亮度
  4. 可以闪烁

所以 Linux led 子系统把所有 led 的共性给实现了,把不同的地方留给驱动工程师去做。

led 子系统核心文件:

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driver/leds/led-class.c
driver/leds/led-core.c
driver/leds/led-triggers.c
include/linux/leds.h

其他文件(按需)

代码语言:javascript复制
driver/leds/led-gpio.c
driver/leds/wm8350.c
driver/leds/led-xxx.c
driver/leds/trigger/ledtrig-backlight.c
driver/leds/trigger/ledtrig-camera.c
driver/leds/trigger/ledtrig-cpu.c
driver/leds/trigger/ledtrig-default-on.c
driver/leds/trigger/ledtrig-gpio.c
driver/leds/trigger/ledtrig-heartbeat.c
driver/leds/trigger/ledtrig-ide-disk.c
driver/leds/trigger/ledtrig-multi-control.c
driver/leds/trigger/ledtrig-oneshot.c
driver/leds/trigger/ledtrig-timer.c
driver/leds/trigger/ledtrig-transient.c

led 子系统相关描述可在内核源码 Documentation/leds/leds-class.txt 了解。

led 子系统是一个简单的 Linux 子系统 ,在目录 /sys/class/leds 下展示该子系统设备,每个设备都有自己的属性:

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brightness:设置 LED 亮度,范围 0 ~ max_brightness
max_brightness:最大亮度(255 或其他数字)
trigger:触发方式,如 heartbeat、mmc0、backlight、gpio

delay_off、delay_on:trigger为timer时,LED亮灭的时间,单位ms

kernel/include/linux/leds.h

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enum led_brightness {
 LED_OFF  = 0,    //全暗
 LED_HALF = 127,  //一半亮度
 LED_FULL = 255,  //最大亮度
};

3、代码框架分析

led-class.c (led 子系统框架的入口)

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维护 LED 子系统的所有 LED 设备,为 LED 设备提供注册操作函数: 

led_classdev_register()
devm_led_classdev_register()

注销操作函数:
led_classdev_unregister()
devm_led_classdev_unregister();

电源管理的休眠和恢复操作函数: 
led_classdev_suspend()
led_classdev_resume();

用户态操作接口:brightness 、max_brightness

led-core.c

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抽象出 LED 操作逻辑,封装成函数导出,供其它文件使用:

led_init_core(): 核心初始化;
led_blink_set(): 设置led闪烁时间:
led_blink_set_oneshot() : 闪烁一次
led_stop_software_blink() : led停止闪烁
led_set_brightness() : 设置led的亮度
led_update_brightness : 更新亮度
led_sysfs_disable : 用户态关闭
led_sysfs enable : 用户态打开
leds_list : leds链表;
leds_list_lock : leds链表锁

led-triggers.c

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维护 LED 子系统的所有触发器,为触发器提供注册操作函数: 

led_trigger_register()
devm_led_trigger_register()
led_trigger_register_simple()

注销操作函数: 

led_trigger_unregister()
led_trigger_unregister_simple()

以及其它触发器相关的操作函数

ledtrig-timer.c、ledtrig-xxx.c

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以 ledtrig-timer.c 为例

入口函数调用 led_trigger_register() 注册触发器,
注册时候传入 led_trigger 结构体,里面有 activate 和 deactivate 成员函数指针,
作用是生成 delay_on 、 delay_off 文件

同时还提供 delay_on 和 delay_off 的用户态操作接口
卸载时,使用 led_trigger_unregister() 注销触发器

leds-gpio.c、leds-xxx.c :

代码语言:javascript复制
以 leds-gpio.c 为例

在通过设备树或者其它途径匹配到设备信息后,将调用 probe() 函数,
然后再根据设备信息设置 led_classdev,
最后调用 devm_led_classdev_register() 注册 LED 设备。

led_classdev 结构体代表 led 实例:

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struct led_classdev {
 const char  *name;//名字
 enum led_brightness  brightness;//亮度
 enum led_brightness  max_brightness;//最大亮度
 int    flags;

 /* Lower 16 bits reflect status */
#define LED_SUSPENDED  (1 << 0)
 /* Upper 16 bits reflect control information */
#define LED_CORE_SUSPENDRESUME (1 << 16)
#define LED_BLINK_ONESHOT (1 << 17)
#define LED_BLINK_ONESHOT_STOP (1 << 18)
#define LED_BLINK_INVERT (1 << 19)
#define LED_SYSFS_DISABLE (1 << 20)
#define SET_BRIGHTNESS_ASYNC (1 << 21)
#define SET_BRIGHTNESS_SYNC (1 << 22)
#define LED_DEV_CAP_FLASH (1 << 23)

//设置亮度API
 void  (*brightness_set)(struct led_classdev *led_cdev,enum led_brightness brightness);
 int  (*brightness_set_sync)(struct led_classdev *led_cdev,enum led_brightness brightness);
          
//获取亮度API
 enum led_brightness (*brightness_get)(struct led_classdev *led_cdev);

//闪烁时点亮和熄灭的时间设置
 int  (*blink_set)(struct led_classdev *led_cdev,unsigned long *delay_on,unsigned long *delay_off);

 struct device  *dev;
 const struct attribute_group **groups;

//leds-list的node
 struct list_head  node;
//默认trigger的名字
 const char  *default_trigger;
//闪烁的开关时间
 unsigned long   blink_delay_on, blink_delay_off;
//闪烁的定时器链表
 struct timer_list  blink_timer;
//闪烁的亮度
 int    blink_brightness;
 void   (*flash_resume)(struct led_classdev *led_cdev);

 struct work_struct set_brightness_work;
 int   delayed_set_value;

#ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERS
//trigger的锁
 struct rw_semaphore  trigger_lock;
//led的trigger
 struct led_trigger *trigger;
//trigger的链表
 struct list_head  trig_list;
//trigger的数据
 void   *trigger_data;
 bool   activated;
#endif
 struct mutex  led_access;
};

led_trigger 结构:

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struct led_trigger {
 /* Trigger Properties */
 const char  *name;
 void  (*activate)(struct led_classdev *led_cdev);
 void  (*deactivate)(struct led_classdev *led_cdev);

 /* LEDs under control by this trigger (for simple triggers) */
 rwlock_t   leddev_list_lock;
 struct list_head  led_cdevs;

 /* Link to next registered trigger */
 struct list_head  next_trig;
};

trigger 是控制 LED 类设备的算法,这个算法决定着 LED 什么时候亮什么时候暗。

1、点亮 LED

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echo 255 > /sys/class/leds/led1/brightness
cat /sys/class/leds/led1/brightness
cat /sys/class/leds/led1/max_brightness

2、闪烁

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cat /sys/class/leds/led1/trigger

会看到 trigger_list
[none] mmc0 mmc1 mmc2 timer
其中的 timer 这个 trigger 是 ledtrig-timer.c 中模块初始化的时候注册进去的

echo timer > /sys/class/leds/led1/trigger
这一句会调用
led_trigger_store()->
   led_trigger_set()->
     trigger->activate(led_cdev);
从而调用 ledtrig-timer.c 文件里 的timer_trig_activate(),
在 /sys/class/leds/led1/ 下创建 delay_on、delay_off 两个文件

echo 100 > /sys/class/leds/led1/delay_on
echo 200 > /sys/class/leds/led1/delay_off
这样会闪烁,亮 100ms 灭 200ms

3、关闭 LED

代码语言:javascript复制
echo 0 > /sys/class/leds/led1/delay_on
或
echo 0 > /sys/class/leds/led1/brightness

对于 led 子系统的学习,可以直接参考 /drivers/leds/leds-gpio.c

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