1应用层控制外设的两种方式

1. 使用设备文件控制
   在Linux系统下，一切皆是文件。应用层控制底层硬件同样也是通过文件IO的方式。设备文件可以理解为硬件层向应用层提供的接口。应用层通过对设备文件IO的操作来操控硬件设备。设备文件通常在/dev/目录下，所以/dev目录下的文件成为设备节点。
2. 使用sysfs文件系统
   还有一种方式是通过sysfs文件系统控制。sysfs文件系统是基于内存的文件系统，也是一种虚拟文件系统，他的作用是将内核信息已文件形式提供给应用层使用。他的主要功能是对系统设备进行管理，产生一个包含所有硬件层次的试图。
   sysfs提供可一种机制，可以显示的描述内核对象、对象属性以及对象间关系，用来导出内核对象的数据、属性到用户空间，以文件目录结构的形式为用户空间提供对这些数据、属性的访问支持。内核对象、对象属性以及对象间关系在用户空间sysfs中的表现如下表：

   内核中的组成要素	sysfs中的表现
   内核对象（硬件设备）	目录
   对象属性（设备属性）	文件
   对象关系	链接文件

3. 总结
   应用层对底层硬件控制的两种方式：
   • /dev/目录下的设备文件（设备节点）
   • /sys/目录下设备的属性文件
     具体使用哪种方式需要根据不同功能类型设备进行选择，有些设备只能通过设备节点进行操控，而有些文件只能通过sysfs方式进行操控。通常情况下，一般简单的设备会是用sysfs方式操作，例如led、GPIO等。对于复杂的文件，例如LCD、触摸屏、摄像头等，需要使用设备节点操作。

2 sysfs和/sys关系

sysfs文件系统挂载在/sys 目录下。sysfs文件系统中的目录包括block、bus、dev、devices、firmware、fs、kernel、modules、power等，每个目录下有许多文件或者子目录，对于这些目录的说’‘明如下所示（/sys目录下内容）：

1. devices
   系统中所有设备存放目录，sysfs管理设备的最重要的目录结构。
   

2. block
   块设备的存放目录，过时的接口，该目录下的文件通常是连接到’/sys/devices’目录下的文件。
   

3. bus
   所有设备按总线类型分类放置的目录结构，'/sys/devices’目录下的每种设备都是挂载在某种总线下的，例如i2c总线，同样，该目录下的文件也是链接到’sys/devices’目录下的。
   

4. class
   所有设备按照其功能分类放置的目录结构，例如led设备。'/sys/class/input’目录存放着所有输入类设备。
   

5. dev
   按照设备号的方式放置目录结构，该目录下有很多以主设备号:次设备号命令的文件，这些文件都是链接文件，连接到’/sys/devices’目录下。
   

6. firmware
   描述内核中的固件
   

7. fs
   描述系统中所有文件系统，包括文件系统本身和按文件系统分类存放的已挂载点。
   

8. kernel
   内核中所有的可调参的位置
   

9. module
   系统中所有模块信息
   

10. power
    系统中电源选项，有一些属性可以用于控制整个系统的电源状态
    

系统中所有设备都会在/sys/devices中体现出来，是sysfs文件系统最重要的目录结构。

3 LED控制方式

3.1 基本情况

硬件情况：使用底板上的DS0 led（用户可以控制的唯一LED）
开发板启动方式：emmc启动
mmc中的系统：正点原子的系统
交叉编译器：arm-linux-guneabihf-

控制方式：sysfs文件系统
控制目录：/sys/class/led

3.2 LED属性文件介绍

进入到/sys/class/led目录下，该目录中存放着所有的LED设备，目录如下图所示：

可以看到该目录中有一个sys-led的文件夹，这个就是底板上LED的设备文件，该目录下文件如下图所示：

这里主要关注brightness、max_brightness以及trigger三个文件，这三个都是LED的属性文件。

• brightness：亮度
  可读可写，设置led的亮度等级，
  0：灭
  正整数：pwm控制的led：值越大，led越亮
  GPIO控制的led：亮
• max_brightness：最大亮度等级
  只读文件
• trigger：触发模式
  可读可写，设置当前LED触发模式，读表示获取当前触发模式，写表示设置当前触发模式。
  触发模式：方括号[ ]括起来的表示当前触发模式
  • none：无触发
  • mmc0：对mmc0设备读写时led会闪烁
  • timer：有一定规律的亮灭，定时器控制
  • heartbeat：心跳呼吸模式

通常系统启动之后，都会将板子上的一颗led设置为heartbeat触发模式，表示系统正在正常运行。

3.3 命令行属性测试

通过echo命令进行LED控制

echo timer > trigger		// 将led触发模式设置为定时触发
echo none > trigger			// 将led触发模式设置为无触发模式
echo 1 > brightness			// 点亮led

3.4 led程序

gitee:LED

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "unistd.h"
#include "string.h"

#define LED_TRIGGER     "/sys/class/leds/sys-led/trigger"
#define LED_BRIGHTNESS  "/sys/class/leds/sys-led/brightness"

#define USAGE()   fprintf(stderr, "usage:\n"  \
                        "   %s<on|off>\n"   \
                        "   %s<trigger><type>\n", argv[0],argv[0])


int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd_trigger, fd_brightness;

    /* 判断输入参数个数 */
    if( argc < 2 ) {
        USAGE();
        exit(-1);
    }

    /* 打开文件 */
    fd_trigger = open(LED_TRIGGER, O_RDWR);
    if (fd_trigger < 0 ) {
        perror("open trigger error");
        exit(-1);
    }

    fd_brightness = open(LED_BRIGHTNESS, O_RDWR);
    if (fd_brightness < 0 ) {
        perror("open brightness error");
        exit(-1);
    }

    /* 判断输入参数 */
    if ( !strcmp(argv[1],"on") ) {
        write(fd_trigger, "none", 4);
        write(fd_brightness, "1", 1);
    } else if ( !strcmp(argv[1], "off") ) {
        write(fd_trigger, "none", 4);
        write(fd_brightness, "0", 1);
    } else if ( !strcmp(argv[1], "trigger")) {
        if ( argc != 3 ) {
            USAGE();
            exit(-1);
        }

        if ( write(fd_trigger, argv[2], strlen(argv[2]) ) < 0 ) {
            perror("set trigger faile");
        }
    } else {
        USAGE();
    }

    close(fd_trigger);
    close(fd_brightness);

    exit(0);
}

因为是运行在I.MX6ULL平台上，所以要是用交叉编译器编译，makefile文件内容如下：

TARGET ?= led				# 目标文件
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-		# 交叉编译器

CC = $(CROSS_COMPILE)gcc		
LD = $(CROSS_COMPILE)ld		

src = led.c		# 源码文件

$(TARGET):$(src)
	$(CC) -o $@ $<


.PHONY: clean			# 伪目标

# 清除工程
clean:
	rm -rf *.o $(TARGET)

3.5 开发板上测试

将编译好的二进制文件使用scp命令发送到开发板上。在开发板中执行下面命令，观察led变化。二进制文件一定要有可执行权限。

./led on					// 亮
./led off					// 灭
./led trigger heartbeat 	// 呼吸模式