本文主要是關(guān)于發(fā)光二極管的相關(guān)介紹，并著重對(duì)使用繼電器的發(fā)光二極管閃爍電路進(jìn)行了詳盡的描述。
如何用繼電器的發(fā)光二極管閃爍電路圖
原理圖如圖一
連接電路前先不要接二極管D1，一會(huì)再解釋二極管的作用。三極管是2n3904 NPN型三極管，基極電阻68歐姆，要把圖中的5v電源vcc1和gnd1分別接到單片機(jī)的電源和地上.，
實(shí)物圖如下，圖二和圖三分別是LED燈亮和滅的照片。雖然我拿個(gè)一個(gè)開(kāi)發(fā)板，但是只用了其單片機(jī)的最小系統(tǒng)。
用示波器測(cè)三極管集電極的波形，發(fā)現(xiàn)有圖五所示的一個(gè)尖刺，分析過(guò)后，是因?yàn)槔^電器本身就是一個(gè)線圈，在電流突然變化的瞬間會(huì)起到阻礙其變化的作用，左移在繼電器的兩端并聯(lián)一個(gè)二極管，穩(wěn)定輸出的作用。加入二極管后的波形如圖六中最后一組波形。
控制單片機(jī)P2^0口的代碼如下：
#include《reg52.h》
#include《intrins.h》
sbit P20=P2^0 ;
void Delay1000ms（） //@11.0592MHz
{
unsigned char i， j， k;
_nop_（）;
i = 8;
j = 1;
k = 243;
do
{
do
{
while （--k）;
} while （--j）;
} while （--i）;
}
void main（）
{
while（1）
{
P20=1;
Delay1000ms（）;
P20=0;
Delay1000ms（）;
}
}
LED閃爍電路
該Linux驅(qū)動(dòng)用來(lái)控制開(kāi)發(fā)板上的4個(gè)LED燈，即通過(guò)向Linux驅(qū)動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)可以控制LED燈的開(kāi)關(guān)。LED驅(qū)動(dòng)提供兩種交互方式：命令和讀寫(xiě)設(shè)備文件。
測(cè)試LED驅(qū)動(dòng)之前需用USB線連接開(kāi)發(fā)板，然后打開(kāi)開(kāi)發(fā)板。成功啟動(dòng)后，執(zhí)行build.sh腳本文件編譯和安裝LED驅(qū)動(dòng)。build.sh腳本文件會(huì)自動(dòng)將s3c6410_leds.ko文件上傳到開(kāi)發(fā)板并安裝。LED驅(qū)動(dòng)只能在開(kāi)發(fā)板上安裝，build.sh執(zhí)行了build_s3c6410.sh腳本文件進(jìn)行編譯和安裝。LED驅(qū)動(dòng)會(huì)建立一個(gè)/dev/s3c6410_leds設(shè)備文件，該Linux驅(qū)動(dòng)可控制4個(gè)LED，通過(guò)向設(shè)備文件發(fā)送長(zhǎng)度為1到4的字符串可以控制這4個(gè)LED的開(kāi)關(guān)。1表示開(kāi)，0表示關(guān)。字符串長(zhǎng)度不足4個(gè)，相當(dāng)于后面補(bǔ)0。執(zhí)行命令
“# adb shell “echo ‘1’》 /dev/s3c6410_leds” #打開(kāi)第一個(gè)LED，其他的都關(guān)閉
# adb shell “echo ‘1010’》 /dev/s3c6410_leds” #第一個(gè)和第三個(gè)LED打開(kāi)，第二個(gè)和第四個(gè)關(guān)閉
# adb shell “echo ‘1111’》 /dev/s3c6410_leds” #打開(kāi)所有的LED”可控制開(kāi)發(fā)板上的LED。可使用命令“# sh ~/drivers/s3c6410_leds/test_leds.sh”執(zhí)行test_leds.sh腳本文件測(cè)試LED。執(zhí)行腳本文件后，開(kāi)發(fā)板上的4個(gè)LED會(huì)根據(jù)0到15的二進(jìn)制形式控制LED，第一個(gè)為最低位。腳本文件使用的是標(biāo)準(zhǔn)的Bash Shell，如果在Ubuntu下無(wú)法成功執(zhí)行，是因?yàn)槠鋵ash作為默認(rèn)的腳本解析器?？墒褂妹睢? dpkg-reconfigure dash”將默認(rèn)腳本解析器改成Bash，出現(xiàn)設(shè)置界面時(shí)，選擇“否”，再回車(chē)即可。
創(chuàng)建LED驅(qū)動(dòng)的設(shè)備文件，步驟如下；1.描述設(shè)備文件需要使用一個(gè)cdev結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體在《Linux內(nèi)核源代碼》/include/linux/cdev.h文件中定義。其中的大多數(shù)成員變量只需調(diào)用cdev_init（）就可被初始化，該函數(shù)在《Linux內(nèi)核源代碼》/fs/char_dev.c文件中。若要在一個(gè)Linux驅(qū)動(dòng)中建立多個(gè)設(shè)備文件，cdev.count變量的值就是要建立的設(shè)備文件數(shù)。這些設(shè)備文件對(duì)應(yīng)的cdev結(jié)構(gòu)體就通過(guò)cdev.list.prev和cdev.list.next指針變量連接，從而形成一個(gè)雙向鏈表。cdev.owner變量未在cdev.init函數(shù)中初始化，使用語(yǔ)句“l(fā)eds_cdev.owner=THIS_MODULE;”來(lái)初始化2.Linux設(shè)備文件的設(shè)備號(hào)分為主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)。用一個(gè)int類型表示，其中前12位表示主設(shè)備號(hào)，后20位表示次設(shè)備號(hào)。設(shè)備號(hào)有兩種指定方法：直接在代碼中指定和動(dòng)態(tài)分配。第一種方法雖比較直觀，但如果主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)已存在，建立設(shè)備文件就會(huì)失敗。以防萬(wàn)一，可使用alloc_chrdev_region（）自動(dòng)分配一個(gè)未使用的主設(shè)備號(hào)。習(xí)慣上將次設(shè)備號(hào)設(shè)為0。函數(shù)原型為int alloc_chrdev_region（dev_t*dev，unsigned baseminor，unsigned count，const char *name），其中dev表示設(shè)備號(hào)指針，函數(shù)會(huì)隨機(jī)分配一個(gè)未使用的主設(shè)備號(hào)，根據(jù)baseminor參數(shù)值分配次設(shè)備號(hào)。count表示分配的次設(shè)備號(hào)范圍。name表示設(shè)備文件名稱。多個(gè)Linux設(shè)備文件可擁有同一個(gè)主設(shè)備號(hào)，但兩個(gè)設(shè)備的主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)不能都一樣。在使用函數(shù)自動(dòng)分配設(shè)備號(hào)時(shí)，baseminor和count參數(shù)不要設(shè)太大，否則次設(shè)備號(hào)會(huì)溢出，且主設(shè)備號(hào)會(huì)進(jìn)位，從而變成下一個(gè)主設(shè)備號(hào)。若要直接指定設(shè)備號(hào)，需使用register_chrdev_region（）注冊(cè)字符設(shè)備區(qū)域，該函數(shù)在《Linux內(nèi)核源代碼》/fs/char_dev.c文件中實(shí)現(xiàn)，原型為：int register_chrdev_region（dev_t from，unsigned count，const char *name），from表示設(shè)備號(hào)，count表示次設(shè)備號(hào)范圍，name表示設(shè)備文件名稱。一般采用分別指定主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)的方式指定設(shè)備號(hào)，需要MKDEV宏將主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)組合成設(shè)備號(hào)-“int dev_number=MKDEV（major，minor）;”。也可分別使用MAJOR和MINOR宏從設(shè)備號(hào)中獲取主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)，代碼為：“int major=MAJOR（dev_number）; int minor=MAJOR（dev_number）;”3.cdev_add（）用于將字符設(shè)備添加到probes數(shù)組中。函數(shù)在《Linux內(nèi)核源代碼》/fs/char_dev.c文件中實(shí)現(xiàn)，原型為
“int cdev_add（struct cdev *p，dev_t dev，unsigned count）{
p-》dev=dev;
p-》count=count;
return kobj_map（cdev_map，dev，count，NULL，exact_match，exact_lock，p）;
}”，調(diào)用該函數(shù)需指定設(shè)備文件指針p、設(shè)備號(hào)dev和設(shè)備文件數(shù)量count。在該函數(shù)還調(diào)用了一個(gè)重要的函數(shù)kobj_map，此函數(shù)負(fù)責(zé)將設(shè)備文件的相關(guān)信息添加到保存已建立的設(shè)備文件的probes數(shù)組中。kobj_map（）和probes數(shù)組都在《Linux內(nèi)核源代碼》/drivers/base/map.c文件中4.struct class包含一些與設(shè)備文件有關(guān)的變量及一些回調(diào)函數(shù)指針變量，使用class_create宏創(chuàng)建struct class，代碼為
“struct class *leds_class=NULL;
leds_class=class_create（THIS_MODULE，“dev_name”）;”，dev_name是設(shè)備文件名稱。class_create宏實(shí)際上使用了_class_create（）創(chuàng)建struct class。該函數(shù)在《Linux內(nèi)核源代碼》/drivers/base/class.c文件中實(shí)現(xiàn)5.device_create（）用于創(chuàng)建設(shè)備文件，該函數(shù)在《Linux內(nèi)核源代碼》/include/linux/device.h文件中定義，在《Linux內(nèi)核源代碼》/drivers/base/core.c文件中實(shí)現(xiàn)。可使用代碼“device_create（leds_class，NULL，dev_number，NULL，DEVICE_NAME）;”調(diào)用device_create（）創(chuàng)建設(shè)備文件，其中l(wèi)eds_class表示struct class，dev_number表示設(shè)備號(hào)，DEVICE_NAME表示設(shè)備文件的名稱。編寫(xiě)leds_create_device（）時(shí)應(yīng)了解：①DEVICE_COUNT表示建立設(shè)備文件的個(gè)數(shù)②alloc_chrdev_region（）的第二個(gè)參數(shù)表示分配的起始次設(shè)備號(hào)。如果第三個(gè)參數(shù)的值大于1，函數(shù)會(huì)依次分配次設(shè)備號(hào)③采用自動(dòng)分配設(shè)備號(hào)的方式創(chuàng)建設(shè)備文件，建議使用MAJOR和MINOR宏獲取主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)，并分別保存在major和minor變量中，以備之后使用到④LED驅(qū)動(dòng)的設(shè)備號(hào)保存在dev_number變量中，要將leds_cdev.dev變量的值賦給dev_number變量。leds_init（）是LED驅(qū)動(dòng)的初始化函數(shù)，在函數(shù)中直接調(diào)用leds_create_device（）即可。若將S3C6410_LEDS_MAJOR設(shè)為0，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分配一個(gè)未使用的主設(shè)備號(hào)，次設(shè)備號(hào)仍是10.在每次裝載LED驅(qū)動(dòng)時(shí)主設(shè)備號(hào)可能會(huì)不一樣，但次設(shè)備號(hào)總是10。
卸載LED驅(qū)動(dòng)的設(shè)備文件：卸載操作會(huì)稍簡(jiǎn)單一些，需依次調(diào)用device_destroy、class_destroy和unregister_chrdev_region（）。leds_destroy_device（）用于卸載LED驅(qū)動(dòng)的設(shè)備文件，leds_exit（）是LED驅(qū)動(dòng)的卸載函數(shù)，它通過(guò)調(diào)用leds_destroy_device（）來(lái)完成卸載LED驅(qū)動(dòng)設(shè)備文件的工作。
設(shè)置寄存器與初始化LED驅(qū)動(dòng)：ARM處理器有多個(gè)寄存器，通過(guò)設(shè)置不同寄存器的值?？梢栽O(shè)置LED引腳的狀態(tài)、打開(kāi)或禁止上拉電路以及控制LED的亮和滅。我們必須知道的有：①LED有兩個(gè)引腳：GPB0和GPB1，其中一個(gè)引腳連接到了ARM處理器的GPI0端口，另一個(gè)引腳經(jīng)過(guò)一個(gè)限流電阻連接到電源VCC3上。當(dāng)GPI0端口為低電平時(shí)，LED兩端產(chǎn)生電壓差，LED有電流通過(guò)發(fā)光；反之當(dāng)GPI0端口為高電平時(shí)，LED中沒(méi)有電流通過(guò)，燈熄滅。高低電平之間切換非常快，LED亮滅之間有一定的延遲②控制LED需要通過(guò)3個(gè)寄存器完成，GPMCON端口配置寄存器、GPMDAT端口數(shù)據(jù)寄存器和GPMPUD端口上拉電路寄存器③每一個(gè)寄存器可以使用4個(gè)字節(jié)，即一個(gè)int類型數(shù)據(jù)占用的空間④使用GPMCON寄存器的低16位將LED的兩個(gè)端口GPB0、GPB1的屬性設(shè)為Output。每4位設(shè)置一個(gè)LED，共4個(gè)LED。output的值是0001，若使用十六進(jìn)制表示，寄存器的低16位的值是0x1111⑤使用GPMDAT寄存器的低4位控制4個(gè)LED的亮、滅。每一位控制一個(gè)LED，最低位控制離電池最近的LED。0表示亮、1表示滅⑥使用GPMPUD寄存器的低8位分別打開(kāi)4個(gè)LED的上拉電路。每?jī)晌豢刂埔粋€(gè)LED的上拉電路。10為打開(kāi)上拉電路。使用十六進(jìn)制的話，GPMPUD寄存器的低8位是0xAA，才能同時(shí)打開(kāi)4個(gè)LED的上拉電路。以上3個(gè)寄存器在內(nèi)存中都有一個(gè)虛擬地址。向這些地址寫(xiě)入數(shù)據(jù)后，ARM處理器會(huì)使用一套算法將虛擬地址映射成物理地址，并根據(jù)物理地址將數(shù)據(jù)寫(xiě)入相應(yīng)的硬件端口。ARM處理器中的GPMCOM、GPMDAT和GPMPUD的虛擬地址在Linux內(nèi)核中都使用了宏定義。為了跟蹤這些宏，需再加兩個(gè)include路徑：/root/kernel/linux_kernel_2.6.36/arch/arm/mach-s3c64xx/include和/root/kernel/linux_kernel_2.6.36/arch/arm/plat-samsung/include。這三個(gè)寄存器的虛擬地址對(duì)應(yīng)的宏分別為S3C64XX_GPMCON、S3C64XX_GPMPUD、S3C64XX_GPMDAT。這三個(gè)宏涉及了4個(gè)頭文件共9個(gè)宏?？赏瞥鯯3C64XX_GPM_BASE的值是0xF04500820，GPMCON、GPMDAT和GPMPUD寄存器的虛擬地址分別為0xF04500820、0xF04500824和0xF04500828，這三個(gè)虛擬地址是固定的，可向這三個(gè)地址寫(xiě)數(shù)據(jù)。更好的是使用S3C64XX_GPMCON、S3C64XX_GPMPUD、S3C64XX_GPMDAT來(lái)操作這3個(gè)地址。一般需在LED驅(qū)動(dòng)裝載時(shí)初始化上述3個(gè)寄存器。只要在leds_init（）中調(diào)用leds_init_gpm（）就可完成寄存器的初始化。
控制LED：LED驅(qū)動(dòng)可使用兩種方式控制LED：通過(guò)字符串控制LED和通過(guò)I/O命令控制LED。要使用以上兩種方式控制LED，驅(qū)動(dòng)必須接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)。若通過(guò)字符串控制LED，需使用file_operations.write（），可接收向設(shè)備文件寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。若通過(guò)I/O命令控制，需使用file_operations.ioctl（），可接收向字符設(shè)備發(fā)送的命令和參數(shù)。s3c6410_leds_write（）用于接收向LED驅(qū)動(dòng)的設(shè)備文件寫(xiě)入控制LED的數(shù)據(jù)，在實(shí)現(xiàn)其功能編寫(xiě)代碼時(shí)需了解：①4個(gè)LED的亮滅用一個(gè)長(zhǎng)度為4的mem數(shù)組。1表示點(diǎn)亮LED，0表示熄滅LED。與GPMDAT寄存器的低4位表示的含義正好相反②若寫(xiě)入的字符串長(zhǎng)度小于等于4，直接寫(xiě)入這些字符串。若長(zhǎng)度大于4，則只寫(xiě)入前4個(gè)字符串。s3c6410_leds_write（）要按傳入該函數(shù)的字符串長(zhǎng)度返回，否則系統(tǒng)會(huì)調(diào)用多次該函數(shù)寫(xiě)入字符串③事先mem數(shù)組已被清零，若要寫(xiě)入的字符串長(zhǎng)度小于4，則相當(dāng)于后面的字符都是④向GPMDAT寄存器寫(xiě)入數(shù)據(jù)之前最好先讀取GPMDAT寄存器的當(dāng)前值，并通過(guò)位與、或等操作保留與本次操作無(wú)關(guān)的值⑤ioread32、iowrite32用于讀寫(xiě)虛擬地址中的32位數(shù)據(jù)。使用命令
“# adb shell ‘echo 1101 》 /dev/s3c6410_leds’
# adb shell ‘echo 1 》 /dev/s3c6410_leds’”可通過(guò)字符串控制LED的亮、滅。I/O命令無(wú)法使用命令行方式進(jìn)行測(cè)試。
LED驅(qū)動(dòng)的模塊參數(shù)：若想在裝載LED驅(qū)動(dòng)時(shí)指定默認(rèn)狀態(tài)值，就要使用模塊參數(shù)。為L(zhǎng)inux驅(qū)動(dòng)指定一個(gè)模塊參數(shù)需使用module_param（name，type，perm）宏。name表示參數(shù)名，type表示參數(shù)類型，perm表示讀/寫(xiě)權(quán)限。module_param支持的參數(shù)類型包括byte、short、ushort、int、uint、long、charp、bool和invbool。使用module_param宏指定模塊參數(shù)時(shí)，會(huì)在/sys/module目錄下生成和驅(qū)動(dòng)設(shè)備文件同名的目錄。若在裝載Linux驅(qū)動(dòng)時(shí)未指定某個(gè)參數(shù)，則參數(shù)文件的內(nèi)容是該參數(shù)在Linux驅(qū)動(dòng)源代碼中指定的默認(rèn)值。通過(guò)module_param宏可指定參數(shù)文件的訪問(wèn)權(quán)限。S_IRUGO表示所有的用戶都可訪問(wèn)該參數(shù)文件中的內(nèi)容，但不能修改。S_IRUGO|S_IWUSR表示允許所有用戶讀，以及創(chuàng)建文件的用戶寫(xiě)。Linux內(nèi)核還提供了更多的定義訪問(wèn)權(quán)限的宏。S_IRWXUGO表示所有用戶可對(duì)文件讀、寫(xiě)和執(zhí)行。IWUGO表示所有用戶對(duì)文件只有寫(xiě)權(quán)限。需要修改LED驅(qū)動(dòng)的代碼，為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)添加一個(gè)模塊參數(shù)，該參數(shù)存儲(chǔ)了4個(gè)LED的初始狀態(tài)，參數(shù)類型為int。參數(shù)值的范圍是0到15.參數(shù)值控制LED的規(guī)則與GPMDAT寄存器低4位控制LED的規(guī)則相同。為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)添加模塊參數(shù)首先要定義一個(gè)保存模塊參數(shù)值的變量，然后使用module_param宏指定模塊參數(shù)的相關(guān)信息。最后修改leds_init（）代碼，將leds_init_gpm（）的參數(shù)值改成~leds_state。使用命令“# adb shell insmod /data/local/s3c6410_leds.ko leds_state=3”可測(cè)試LED驅(qū)動(dòng)的模塊參數(shù)。執(zhí)行完命令后，會(huì)在/sys/module/s3c6410_leds/parameters目錄下生成一個(gè)leds_state文件，使用命令
“# adb shell cat /sys/module/s3c6410_leds/parameters/leds_state”可看到文件內(nèi)容為3。使用命令“# adb shell ‘echo 5 》 /sys/module/s3c6410_leds/parameters/leds_state’”可將文件內(nèi)容改為5。修改leds_state文件內(nèi)容后，在LED驅(qū)動(dòng)代碼中的leds_state變量值會(huì)變成5。Linux驅(qū)動(dòng)在裝載時(shí)會(huì)將指定的參數(shù)值寫(xiě)入?yún)?shù)文件，若未指定參數(shù)值，Linux驅(qū)動(dòng)會(huì)將參數(shù)的默認(rèn)值寫(xiě)入?yún)?shù)文件。在Linux驅(qū)動(dòng)工作的過(guò)程中，參數(shù)值會(huì)與參數(shù)文件中的內(nèi)容同步。使用module_param_array（name，type，nump，perm）宏可為L(zhǎng)inux驅(qū)動(dòng)指定數(shù)組形式的模塊參數(shù)。nump表示存儲(chǔ)數(shù)組長(zhǎng)度的變量的指針，perm表示參數(shù)文件的訪問(wèn)權(quán)限。通過(guò)命令“# adb shell insmod /data/local/s3c6410_leds.ko ‘leds_state=11 param=str1，str2，str3’”可指定params參數(shù)值。如果params參數(shù)指定的值的個(gè)數(shù)少于數(shù)組長(zhǎng)度，后面的數(shù)組元素使用默認(rèn)值。如果大于數(shù)組長(zhǎng)度，LED驅(qū)動(dòng)裝載失敗，并在日志中輸出信息。使用模塊參數(shù)要注意：①通過(guò)module_param_array宏的第3個(gè)參數(shù)指定數(shù)組長(zhǎng)度時(shí)要使用指針類型的數(shù)據(jù)②如果Linux驅(qū)動(dòng)含有多個(gè)模塊參數(shù)，需將這些參數(shù)用單引號(hào)或雙引號(hào)括起來(lái)③指定數(shù)組類型的參數(shù)值時(shí)，逗號(hào)前不能有空格。
結(jié)語(yǔ)
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