Premier pilote

Objectif

L'objectif de la séance est de commander les LEDS et les boutons poussoir en passant par un pilote. Lors de la dernière séance pour commander les LEDS et accéder aux boutons, vous aviez dû mapper dans l'espace virtuel de l'utilisateur la zone de mémoire permettant l'accès aux GPIO. Il vous fallait avoir les droits du root pour cela. Désormais, les LED et boutons seront accessibles en mode utilisateur.

Nous allons donc créer un pilote pour le périphérique LED+BoutonsPoussoir. Ce pilote sera accessible dans par le pseudo-fichier /dev/ledbtn (noter que vous serez peut-être obligé de changer un peu le nom pour éviter les conflits avec vos camarades).

Par exemple vous pourrez écrire cela dans un fichier test.c ci-dessous. Ce que fait ce programme importe peu. Ce qui est important c'est que ce programme s'exécute entièrement en mode utilisateur. Le comportement proposé ici du pilote est le suivant.

• Pour les LEDS, on envoie un tableau de caractère de 4 cases. La case 0 définit l'état de la LED 0 ('0' LED éteinte sinon LED allumée).
• Pour les boutons, on propose un tableau de caractères de 2 cases. Le pilote lit l'état du bouton 0 et le met dans la case 0, et l'état du bouton 1 et le met dans la case 1. Quand le bouton est relâché, le pilote met le caractère '0', quand le bouton est enfoncé, le pilote met la valeur '1'.

C'est une proposition, vous pouvez faire comme bon vous semble.

#include <stdio.h>

char led[4];
char btn[2];
 
int main()
{
   int fd = open("/dev/ledbtn", O_RDWR);
   if (fd < 0) {
      fprintf(stderr, "Erreur d'ouverture du pilote LED et Boutons\n");
      exit(1);
   }
   do { 
      for ( i=0; i<4; i++) {
         memcpy( LED, "0000", 4);
         LED[i] = '1';
         write( fd, LED, 4);
         sleep( 1);
      }
      read( fd, btn, 2);
   } while (btn[0] == '0');
   return 0;
}

Étape 1 : création et test d'un module noyau

La première étape consiste à créer un module noyau, l'insérer puis l'effacer du noyau.

Le module minimal se compose d'une fonction d'initialisation et d'une fonction de cleanup, dans le fichier module.csuivant:

include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Charlie, 2015");
MODULE_DESCRIPTION("Module, aussitot insere, aussitot efface");

static int __init mon_module_init(void)
{
   printk(KERN_DEBUG "Hello World !\n");
   return 0;
}

static void __exit mon_module_cleanup(void)
{
   printk(KERN_DEBUG "Goodbye World!\n");
}

module_init(mon_module_init);
module_exit(mon_module_cleanup);

Ce fichier est cross compilé et copié sur le raspberry cible avec le fichier Makefile suivant:

CARD_NUMB       = 23
ROUTER          = 132.227.102.36
LOGIN           = franck
LAB             = lab2

MODULE          = module

CROSSDIR        = /users/enseig/franck/peri
KERNELDIR       = $(CROSSDIR)/linux-rpi-3.18.y
CROSS_COMPILE   = $(CROSSDIR)/arm-bcm2708hardfp-linux-gnueabi/bin/bcm2708hardfp-
        
obj-m           += $(MODULE).o
default:;       make -C $(KERNELDIR) ARCH=arm CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) M=$(PWD) modules
clean:;         make -C $(KERNELDIR) ARCH=arm CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) M=$(PWD) clean
upload:;        scp -P50$(CARD_NUMB) $(MODULE).ko pi@$(ROUTER):$(LOGIN)/$(LAB)

Sur votre compte enseignement, vous devez:

• Créer ces fichiers et bien sûr, les comprendre.
• changer la valeur des variables CARD_NUMB, LOGINet LAB afin de les adapter respectivement au numéro de la carte choisie, au nom du répertoire créé par vous sur la raspberry et au nom du sous-répertoire créé par vous pour ce TP. Les répertoires et sous-répertoires doivent exister et vous devez donc commencer par vous logger sur votre carte Raspberry PI avec ssh pour les créer.
• Compiler le module avec la commande make.
• Copier sur la raspberry avec scp avec la commande make upload.

Sur la carte Raspberry PI, vous devez:

• Dans le répertoire $(LOGIN)/$(LAB)'(par exemple franck/lab2`) où vous avez copié votre module

$ sudo insmod ./module.ko
$ lsmod
$ dmesg 
$ sudo rmmod module
$ lsmod
$ dmesg

• Les commandes lsmodet dmesg permettent de voir que les actions du module.

Étape 2 : ajout des paramètres au module

Votre driver devra être paramétré pour lui indiquer le numéro de ports utilisés pour les leds et les boutons. Dans un premier temps vous allez vous contenter d'indiquer le nombre de led et de boutons pour le module de test, mais il faudra être plus précis pour le vrai driver.

Vous devez ajouter dans module.c (faite d'équivalent pour les boutons):

static int led;
module_param(led, int, 0);
MODULE_PARM_DESC(led, "Nombre de led");

static int __init mon_module_init(void)
{
    printk(KERN_DEBUG "Hello World !\n");
    printk(KERN_DEBUG "led=%d !\n", led);
    return 0;
}

Le paramètre est défini au moment de l'insertion.

$ insmod ./module.o led=4

Étape 3 : création d'un driver qui ne fait rien mais dans le noyau

Étape 4 : accès aux GPIO depuis les fonctions du pilote