主頁 > 知識(shí)庫 > 探究一個(gè)LED如何入門Linux內(nèi)核

探究一個(gè)LED如何入門Linux內(nèi)核

前言

最近項(xiàng)目上需要用到 LED 子系統(tǒng)，在嵌入式 Linux 里面點(diǎn)個(gè)燈還是比較簡單的，只要在某個(gè)燈對應(yīng)的目錄里，向相應(yīng)文件寫入特定值，就可以讓 LED 亮/滅/閃爍。

# echo 1 > /sys/class/leds/green/brightness // 點(diǎn)亮 LED
# echo 0 > /sys/class/leds/green/brightness // 熄滅 LED
# echo heartbeat > /sys/class/leds/green/trigger // 讓 LED 像心跳一樣閃爍

led trigger

當(dāng)然，項(xiàng)目里用到的點(diǎn)燈功能要比上面介紹的稍微復(fù)雜一點(diǎn)，類似于硬盤燈，即對硬盤進(jìn)行讀寫操作時(shí)，LED 會(huì)閃爍。隱隱約約感覺到，這個(gè)功能應(yīng)該和 trigger 文件有關(guān)系，因?yàn)樵?cat 這個(gè)文件時(shí)，里面有 mmc0 這個(gè)字眼。

那就往 trigger 里面寫個(gè) mmc0 看看會(huì)有什么效果呢

# echo mmc0 > /sys/class/leds/green/trigger
# cat /sys/class/leds/green/trigger
none rc-feedback kbd-scrolllock kbd-numlock kbd-capslock kbd-kanalock 
kbd-shiftlock kbd-altgrlock kbd-ctrllock kbd-altlock kbd-shiftllock 
kbd-shiftrlock kbd-ctrlllock kbd-ctrlrlock 
[mmc0] heartbeat default-on ir-power-click axp20x-usb-online

向磁盤中寫入數(shù)據(jù)

# touch aa | sync

神奇地發(fā)現(xiàn)，每執(zhí)行一次命令向磁盤中寫入數(shù)據(jù)，板子上綠色的燈就會(huì)閃爍一次。

通過查閱資料，了解到這是 LED 觸發(fā)器相關(guān)的功能。

一時(shí)間，想到

為什么往 tigger 里寫入 mmc0，就能讓 LED 變成硬盤燈？
為什么往 brightness 文件里寫入 1/0，就能控制燈的亮滅？
為什么往 trigger 文件里面寫入 timer，LED 就會(huì)閃爍，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)文件 delay_on、delay_off，并能用它們控制燈的閃爍頻率？

等等種種疑惑涌上心頭，急切地想了解這些功能背后的原理。

開始探索

問題驅(qū)動(dòng)行動(dòng)，先列出想要知道的問題

各個(gè)燈對應(yīng)的目錄是怎么來的？

trigger 里面的各個(gè)觸發(fā)器是怎么產(chǎn)生的？
為什么向 brightness 里面寫入 1/0，LED 會(huì)亮/滅？
為什么向 trigger 里面寫入 timer，會(huì)產(chǎn)生 delay_on、delay_off 這兩個(gè)文件

開始研究，那就從昨晚想到的 led_classdev_register(“aaa”) 會(huì)產(chǎn)生一個(gè) LED 目錄開始。

LED 設(shè)備注冊

先做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，確定下 led_classdev_register() 是否會(huì)產(chǎn)生一個(gè) led 燈對應(yīng)的目錄。

隨便找了一個(gè)可以被運(yùn)行到的地方，加入了下面這幾行代碼，期望是在 leds 目錄下能夠產(chǎn)生 aaa 目錄

	struct led_classdev *cdev;
	int ret;
	cdev = kzalloc(sizeof(*cdev), GFP_KERNEL);
	if (!cdev)
		return -ENOMEM;
	cdev->name = "aaa";
	// cdev->brightness_set = ebsa110_led_set;
	// cdev->brightness_get = ebsa110_led_get;
	// cdev->default_trigger = "heartbeat";
	ret = led_classdev_register(NULL, cdev);
	if (ret	< 0) {
		kfree(cdev);
		return ret;
	}

編譯、燒錄、運(yùn)行、查看

# ls /sys/class/leds/
aaa green

果然在 leds 下產(chǎn)生了我希望出現(xiàn)的目錄 aaa，信心大增！

后來又追了下底層調(diào)用關(guān)系：

led_classdev_register()
	of_led_classdev_register() // register a new object(對象) of led_classdev class.
		led_classdev_next_name()
		device_create_with_groups()
		led_add_brightness_hw_changed()
		list_add_tail() // add to the list of leds
		led_update_brightness()
		//led_trigger_set_default()

leds 目錄

知道了某個(gè)燈是怎么注冊產(chǎn)生的，又想知道 leds 目錄是怎么產(chǎn)生的，搜索了下代碼，也不難找到，下面是產(chǎn)生 leds 目錄相關(guān)的函數(shù)調(diào)用關(guān)系：

subsys_initcall(leds_init);
leds_init()	// 創(chuàng)建 leds 類，即產(chǎn)生 /sys/class/leds 目錄
	class_create()
		__class_create()
			__class_register()
				kset_register()

觸類旁通

后來，查資料了解到，/sys/class/leds 是一個(gè)類，一個(gè)類代表一個(gè)內(nèi)核子系統(tǒng)，像這樣的子系統(tǒng)在內(nèi)核中還有很多

/sys/class/ 里面的每個(gè)目錄都是一個(gè)類，也都是一個(gè)子系統(tǒng)

# ls /sys/class/
ata_device    extcon        mdio_bus      ptp           sound
ata_link      gpio          mem           pwm           spi_master
ata_port      graphics      misc          rc            thermal
bdi           hwmon         mmc_host      regulator     tty
block         i2c-adapter   net           rtc           udc
bsg           i2c-dev       phy           scsi_device   vc
dma           input         power_supply  scsi_disk     vtconsole
drm           leds          pps           scsi_host     watchdog

每個(gè)類里面又有具體的實(shí)例化對象，如 green、aaa

# ls /sys/class/leds/
aaa green

每個(gè)對象里面又有相應(yīng)的成員方法/屬性，如 brightness、trigger

# ls /sys/class/leds/aaa/
brightness      power           trigger
max_brightness  subsystem       uevent

多像 C++ 里面的類??！其實(shí)就是類，簡單對比一下

具體 class 里面的注冊邏輯，等后面有時(shí)間了再慢慢吃透。繼續(xù)我們的路線探索。注意，其實(shí)這里我的探索路線已經(jīng)變掉了，已經(jīng)不局限于探究 LED 子系統(tǒng)了，開始向 LED 子系統(tǒng)外面的 kernel 擴(kuò)展了。

class 目錄的產(chǎn)生

現(xiàn)在來到了 class 目錄，因?yàn)橹?leds 目錄是怎么來的之后，就在想其上面一級 class 目錄是怎么來的。

追代碼，得到

classes_init()
	kset_create_and_add("class", NULL, NULL); // create a struct kset dynamically and add it to sysfs
		kset_create()
			kobject_set_name()
		kset_register()
			kset_init()
			kobject_add_internal()
				kobject_get()
				kobj_kset_join()
					kset_get()
					list_add_tail()
						__list_add()
						{
							next->prev = new;
							new->next = next;
							new->prev = prev;
						}
				create_dir() // 創(chuàng)建目錄

start_kernel()

其實(shí)追到 classes_init() 后，就不用我費(fèi)腦筋去想下面再去追啥代碼了，繼續(xù)向上追就行了

/* kernel */
start_kernel()
	rest_init() // Do the rest non-__init'ed, we're now alive
		kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
		kernel_init()
			kernel_init_freeable()
			/*
			 * Ok, the machine is now initialized. None of the devices
			 * have been touched yet, but the CPU subsystem is up and
			 * running, and memory and process management works.
			 *
			 * Now we can finally start doing some real work..
			 */
			do_basic_setup()
			driver_init() // to initialize their subsystems.
				devtmpfs_init()
				devices_init()
				buses_init()
				classes_init() // 剛剛的 classes_init()
				firmware_init()
				hypervisor_init()
				platform_bus_init()
				cpu_dev_init()
				memory_dev_init()
				container_dev_init()
				of_core_init()

如上，一不小心就追到了 start_kernel()，夢開始的地方啊，第一次發(fā)現(xiàn)追內(nèi)核代碼這么有趣。

Starting kernel …

追到 start_kernel() 后，便不自由地想，Starting kernel ... 這段字串在哪打印的啊，每次開機(jī) uboot 之后都能看到這句，如果能找到，豈不美哉。不幸的是，在內(nèi)核代碼中沒搜到。

uboot

一開始我以為 Starting kernel ... 會(huì)在 start_kernel() 中打印，但是在內(nèi)核代碼中沒搜到。這時(shí)候便想到會(huì)不會(huì)是在 ubbot 中打印的，在開始加載內(nèi)核前打印這句也是合理的。

就去 uboot 里面搜了下，果然

boot_jump_linux()
	announce_and_cleanup()
		printf("\nStarting kernel ...%s\n", fake ? "(fake run for tracing)" : "");

這里也就是 uboot 即將退出，kernel 即將運(yùn)行的地方。

附完整調(diào)用關(guān)系

從 uboot 到 kernel 再到 /sys/class，然后注冊 leds 類，再實(shí)例化一個(gè) LED 燈。

/* uboot */
boot_jump_linux()
	announce_and_cleanup()
		printf("\nStarting kernel ...%s\n"); // printf() 
		bootstage_mark_name(BOOTSTAGE_ID_BOOTM_HANDOFF, "start_kernel");
		cleanup_before_linux()
	kernel_entry(0, machid, r2);
/* kernel */
start_kernel()
	rest_init() // Do the rest non-__init'ed, we're now alive
		kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
		kernel_init()
			kernel_init_freeable()
			/*
			 * Ok, the machine is now initialized. None of the devices
			 * have been touched yet, but the CPU subsystem is up and
			 * running, and memory and process management works.
			 *
			 * Now we can finally start doing some real work..
			 */
			do_basic_setup()
			driver_init() // to initialize their subsystems.
				devtmpfs_init()
				devices_init()
				buses_init()
				classes_init()
					kset_create_and_add("class", NULL, NULL); // create a struct kset dynamically and add it to sysfs
						kset_create()
							kobject_set_name()
						kset_register()
							kset_init()
							kobject_add_internal()
								kobject_get()
								kobj_kset_join()
									kset_get()
									list_add_tail()
										__list_add()
										{
											next->prev = new;
											new->next = next;
											new->prev = prev;
										}
								create_dir()
				firmware_init()
				hypervisor_init()
				platform_bus_init()
				cpu_dev_init()
				memory_dev_init()
				container_dev_init()
				of_core_init()

subsys_initcall(leds_init);
leds_init()	// 創(chuàng)建 leds 類，即 /sys/class/leds 目錄
	class_create()
		__class_create()
			__class_register()
				kset_register()

led_classdev_register()
	of_led_classdev_register() // register a new object(對象) of led_classdev class.
		led_classdev_next_name()
		device_create_with_groups()
		led_add_brightness_hw_changed()
		list_add_tail() // add to the list of leds
		led_update_brightness()
		//led_trigger_set_default()

人生切入點(diǎn)

以上，從 LED 子系統(tǒng)進(jìn)行切入，研究 Linux 內(nèi)核。找到了研究 Linux 內(nèi)核的切入點(diǎn)。

面對龐大的事物，我們往往會(huì)產(chǎn)生恐懼心理，這種恐懼阻止我們進(jìn)一步研究，也就更加對其不了解，戰(zhàn)勝不了它。

兩個(gè)事例：

一個(gè)著名的馬拉松運(yùn)動(dòng)員在給大家講自己的成功經(jīng)驗(yàn)，他說自己總是事先將路程坐車看一遍，記下參照物，然后把距離縮成一節(jié)一節(jié)的，跑好每一節(jié)。
我上高中時(shí)物理成績比較好，因?yàn)槲易鲱}的方式跟別人不太一樣，別人拿到題就死盯著最后的問題，想立馬得到答案。而我是先掃一遍題，找其中幾個(gè)已知條件，根據(jù)物理公式，嘗試去推導(dǎo)未知的量，就這樣一點(diǎn)一點(diǎn)推導(dǎo)，有時(shí)定睛一看，答案就在眼前。

小到一道題目，一門學(xué)科，一項(xiàng)技能，大到工作、生活，甚至整個(gè)人生。我們?nèi)绻軌蛘业揭粋€(gè)切入點(diǎn)，那么我們是幸運(yùn)的，我們將以此通往成功，通向美好,希望大家以后多多支持腳本之家！

標(biāo)簽：賀州湖北黃山通遼懷化煙臺(tái) 湘潭山南

巨人網(wǎng)絡(luò)通訊聲明：本文標(biāo)題《探究一個(gè)LED如何入門Linux內(nèi)核》，本文關(guān)鍵詞；如發(fā)現(xiàn)本文內(nèi)容存在版權(quán)問題，煩請?zhí)峁┫嚓P(guān)信息告之我們，我們將及時(shí)溝通與處理。本站內(nèi)容系統(tǒng)采集于網(wǎng)絡(luò)，涉及言論、版權(quán)與本站無關(guān)。