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へにゃぺんて@日々勉強のまとめ

2013-01-01

7セグメントLED表示器のデバイスドライバを作成しました

あけましておめでとうございます。

今年も、暇を見つけては少しずつ何か作ったりしてみたいと思っています。

よろしくお願いします。


f:id:cupnes:20130102020633j:image


さて、今回は前回の記事(id:cupnes:20121231:1356955476)で調査していた7セグメントLED表示器の、カソードコモンのものである「R362T」のLinuxデバイスドライバを作成してみました。

といっても、赤色LEDについて試した時(id:cupnes:20121231:1356945578)のものに、少し手を加えた程度です。


I/Oポートの接続について

7セグメント表示器の各LEDには、A、B、C、D、E、F、G、DPと名前がついています。

このLEDの名前と7セグメントLEDのピン番号、T-SH7706LSR側のピン番号とSH7706におけるI/Oポート番号を以下の表に示します。

なお、T-SH7706LSR側のピン番号は、全てCN2 PIOのものです。

LEDの名前ABCDEFGDP
7セグメントLEDのピン番号764219105
T-SH7706LSR側のピン番号3940414231323334
I/OポートPA3PA2PA1PA0PB3PB2PB1PB0

抵抗は、今回の実験では300Ωを、7セグメントLED表示器の3番ピンとT-SH7706LSRの44番ピン(GND)の間に繋いでいます。

なお、7セグメント表示器側のGNDは3番ピン以外に8番ピンも使用できます。


デバイスドライバソースコード

ファイルの配置なども以前の記事(id:cupnes:20121231:1356945578)と同様で、今回必要なファイルは以下の2つです。


コンパイル方法なども、ファイルの名前が変わった程度で、以前の記事(id:cupnes:20121231:1356945578)と同様です。


「led7seg.c」
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>

#define LED7SEG_MAJOR	243
#define LED7SEG_MINORS	1
#define LED7SEG_NAME		"shminled7seg"

#define PADR 0xA4000120									/*  8bit access */
#define PACR 0xA4000100									/* 16bit access */
#define PBDR 0xA4000122									/*  8bit access */
#define PBCR 0xA4000102									/* 16bit access */

/*
     A
  -------
 |       |
F|       |B
 |   G   |
  -------
 |       |
E|       |C
 |   D   |
  -------  .DP
*/
#define SEG_A	0x80
#define SEG_B	0x40
#define SEG_C	0x20
#define SEG_D	0x10
#define SEG_E	0x08
#define SEG_F	0x04
#define SEG_G	0x02
#define SEG_DP	0x01

static struct cdev led7segdev;

static int
led7seg_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	return 0;
}

static int
led7seg_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
	return 0;
}

static void led7seg_set7Seg(unsigned char pattern)
{
		unsigned char pc_pat, pd_pat, tmp;

		pc_pat = (pattern >> 4) & 0x0F;
		pd_pat = pattern & 0x0F;

		tmp = __raw_readb(PADR) & 0xF0;
		__raw_writeb(tmp | pc_pat,PADR);

		tmp = __raw_readb(PBDR) & 0xF0;
		__raw_writeb(tmp | pd_pat,PBDR);
}

static void led7seg_setNumber(unsigned char num)
{
		switch(num){
		case 0:
				led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_E | SEG_F);
				break;
		case 1:
				led7seg_set7Seg(SEG_B | SEG_C);
				break;
		case 2:
				led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_D | SEG_E | SEG_G);
				break;
		case 3:
				led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_G);
				break;
		case 4:
				led7seg_set7Seg(SEG_B | SEG_C | SEG_F | SEG_G);
				break;
		case 5:
				led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_C | SEG_D | SEG_F | SEG_G);
				break;
		case 6:
				led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_C | SEG_D | SEG_E | SEG_F | SEG_G);
				break;
		case 7:
				led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_C);
				break;
		case 8:
				led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_E | SEG_F | SEG_G);
				break;
		case 9:
				led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_F | SEG_G);
				break;
		}
}

static void led7seg_setDP(void)
{
		led7seg_set7Seg(SEG_DP);
}

static void led7seg_setLightDown(void)
{
		led7seg_set7Seg(0x00);
}

static ssize_t led7seg_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *offset)
{
	unsigned char led7segdata;

	get_user(led7segdata,buf);

	if('0' <= led7segdata && led7segdata <= '9'){
			led7seg_setNumber((unsigned char)(led7segdata - '0'));
	}else if(led7segdata == '.'){
			led7seg_setDP();
	}else if(led7segdata == '-'){
			led7seg_setLightDown();
	}

	(*offset)++;
	return 1;
}

struct file_operations led7seg_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = led7seg_open,
	.write = led7seg_write,
	.release = led7seg_release,
};

static int __init led7seg_init(void)
{
	dev_t dev = MKDEV(LED7SEG_MAJOR, 0);
	int ret;

	cdev_init(&led7segdev, &led7seg_fops);

	ret = cdev_add(&led7segdev, dev, LED7SEG_MINORS);
	if (ret){
		printk(KERN_WARNING "shminled7seg: device add failed7seg.\n");
		goto err0;
	}
	__raw_writew((__raw_readw(PACR)&~0x00FF)|0x0055,PACR); /* PA0-3 output */
	__raw_writew((__raw_readw(PBCR)&~0x00FF)|0x0055,PBCR); /* PB0-3 output */

	return 0;

err0:
	unregister_chrdev_region(dev, LED7SEG_MINORS);

	return ret;

}

static void __exit led7seg_exit(void)
{
	dev_t dev = MKDEV(LED7SEG_MAJOR, 0);

	__raw_writeb(__raw_readb(PADR)&~0x0F,PADR); /* PA0DT-PA3DT =0 */
	__raw_writeb(__raw_readb(PBDR)&~0x0F,PBDR); /* PB0DT-PB3DT =0 */

	cdev_del(&led7segdev);

	unregister_chrdev_region(dev, LED7SEG_MINORS);

}

module_init(led7seg_init);
module_exit(led7seg_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

Makefile

KERNELDIR ?= ../linux-2.6.39.4
PWD := $(shell pwd)

obj-m := led7seg.o

all:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

clean:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean

使用方法

カーネルオブジェクトのコピー」などは、以前の記事(id:cupnes:20121231:1356945578)と同様ですので、省略します。


デバイスドライバの追加
# mknod /dev/shminled7seg c 243 0
# insmod led7seg.ko
# echo 0 > /dev/shminled7seg    # 「0」を表示
# echo 1 > /dev/shminled7seg    # 「1」を表示
# echo . > /dev/shminled7seg    # 「.」を表示
# echo - > /dev/shminled7seg    # 消灯

数字の「0」〜「9」までと「.(ドット)」は、それぞれ書き込むとその数字、あるいはドットが表示されます。

また、消灯の際には「-」を書き込んでください。


「test7seg.sh

デバイスドライバのテスト用に、1秒毎にすべての表示パターンを試すスクリプトを作成しました。

全体を3回のforループで囲んでいますので、1秒毎の全表示パターン確認動作を3回繰り替えして終了します。

ターゲットへコピーしてご使用ください。

#!/bin/sh
for i in 1 2 3; do
        for chr in 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 . -; do
                echo "$chr" > /dev/shminled7seg
                echo "$chr"
                sleep 1s
        done
done

おまけですが、このスクリプトによる動作確認の風景を撮影しました。

D