LED子系统框架分析

1、前言

我们学习嵌入式，无论是C51、STM32或者是ARM，都是从点灯开始的，点灯在嵌入式中的地位等同于Hello World在各大语言中的地位！

虽然LED功能简单，但是其麻雀虽小，五脏俱全，在学习Linux驱动开发的过程中，学习LED子系统，往往也能够起到牵一发而动全身的作用，也更有益于大家熟悉驱动开发的框架！

2、LED裸机处理

我们在学习Linux驱动框架的时候，第一步要做的就是去掉子系统的面纱，先弄明白裸机处理的流程！

有嵌入式经验的朋友，对LED的裸机在清楚不过了，上面是LED的硬件电路，通常一端接到VCC，一端接到GPIO，当GPIO拉低时，LED亮；当GPIO拉高时，LED灭。

在这里裸机我们不过多了解了，目的在于窥探LED子系统。

3、LED子系统框架

框架是什么？

框架是一个规范，为我们开发者增加限制的同时，也是为了更好的开发新的程序，新的功能，其目的主要是：将不变的成分剥离开来，固化进框架，让开发者做最少的事情!

框架所处的位置，正如上图所示，由下往上看：

• Hardware：我们的硬件设备，指的是LED

• 硬件驱动层：是直接操作硬件的实现，用于驱动硬件，实现相应的功能，并且将硬件设备注册进框架之中。

• 核心层：将LED进行统一管理，向下提供注册接口，向上提供统一访问接口，方便用户访问

• 用户层：用户通过指定的文件节点，能够直接控制LED的亮灭。 

4、LED子系统目录结构及核心文件

了解完LED子系统框架之后，我们来分析一下其相关的目录结构！

ketnel
│   └── driver
│   │   └── leds
│   │   │   ├──Makefile
│   │   │   ├──led-core.c
│   │   │   ├──led-gpio.c
│   │   │   ├──led-class.c
│   │   │   ├──led-triggers.c
│   │   │   ├──......
│   │   │   └── trigger
│   │   │   │   ├── ledtrig-cpu.c
│   │   │   │   ├── ledtrig-heartbeat.c
│   │   │   │   ├── .......

上面即为LED子系统的目录结构，其主要核心文件有：

• led-gpio.c：直接控制硬件设备，并且将其硬件设备注册进入LED驱动框架

• led-core.c：核心层实现，抽象软件实现的相关功能，如闪烁，亮度设置等等，并管理LED设备

• led-class.c：定义用户访问的相关接口

• led-triggers.c：LED出发功能的抽象

• ledtrig-cpu.c：将LED作为CPU灯

• ledtrig-heartbeat.c：将LED作为心跳灯

5、sysfs目录结构

在上面，我们了解了Linux下LED子系统相关的几个重要文件，那么该子系统在嵌入式设备的sysfs中的具体表现又是如何的呢？

5.1 确保LED子系统打开

我们如果在内核中打开了LED子系统目录下的Makefile文件，也就是kernel/drivers/leds/Makefile，我们看到

# SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
# LED Coreobj-$(CONFIG_NEW_LEDS)+= led-core.oobj-$(CONFIG_LEDS_CLASS)+= led-class.oobj-$(CONFIG_LEDS_CLASS_FLASH)+= led-class-flash.oobj-$(CONFIG_LEDS_TRIGGERS)+= led-triggers.o

我们必须在内核的配置中，通过 make menuconfig打开LED的相关配置，才支持LED相关功能。 

5.2 查看sysfs文件结构

我们在开发板中输入ls /sys/class/leds/，可以查看LED子系统生成的文件信息。

根据打开配置的不同，生成不同的文件节点

查看一下CPU节点的信息

#在开发板上有cpu目录，可在开发板上执行如下命令查看
ls /sys/class/leds/cpu

相关属性文件有：brightness、max_brightness、trigger等

• max_brightness文件：表示LED灯的最大亮度值。

• brightness文件：表示当前LED灯的亮度值，它的可取 值范围为[0~max_brightness]，一些LED设备不支持多级亮度，直接以非0值来 表示LED为点亮状态，0值表示灭状态。

• trigger文件：则指示了LED灯的触发方式，查看该文件的内容时，该文件会 列出它的所有可用触方式，而当前使用的触发方式会以“[]”符号括起。

常见的触 发方式如下表所示：