
簡單點燈
最近專案上需要用到 LED 子系統,在嵌入式 Linux 里面點個燈還是比較簡單的,只要在某個燈對應的目錄里,向相應檔案寫入特定值,就可以讓 LED 亮/滅/閃爍,
# echo 1 > /sys/class/leds/green/brightness // 點亮 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
當然,專案里用到的點燈功能要比上面介紹的稍微復雜一點,類似于硬碟燈,即對硬碟進行讀寫操作時,LED 會閃爍,
隱隱約約感覺到,這個功能應該和 trigger 檔案有關系,因為在 cat 這個檔案時,里面有 mmc0 這個字眼,
那就往 trigger 里面寫個 mmc0 看看會有什么效果呢
# 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
向磁盤中寫入資料
# touch aa | sync
神奇地發現,每執行一次命令向磁盤中寫入資料,板子上綠色的燈就會閃爍一次,神奇,
通過查閱資料,了解到這是 LED 觸發器相關的功能,
一時間,想到
- 為什么往 tigger 里寫入 mmc0,就能讓 LED 變成硬碟燈?
- 為什么往 brightness 檔案里寫入 1/0,就能控制燈的亮滅?
- 為什么往 trigger 檔案里面寫入 timer,LED 就會閃爍,同時會產生兩個檔案 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,
思想斗爭
帶著這些疑惑,準備去到內核一探究竟,好奇心很強烈,但是腦海后面又傳來了阻撓的聲音,內核那么大,從哪看啊?能看懂嗎?其實這種場景在腦海里不止一次地發生過了,興趣和困難進行猛烈地撞擊,意志力稍強,會有所突破,靜下心來研究,可能會有所識訓,也可能識訓甚微,意志力稍差,打游戲去了,,
很遺憾,我選擇了后者,打游戲去了,哈哈!因為不知道從哪下手,先玩一局,放松下心情,

打完游戲晚上躺在床上又繼續想 LED 子系統,突然想到,白天的時候誤呼叫了一個名字好像叫做 led_classdev_register(“aaa”) 的介面,結果在 leds 目錄下產生了一個 aaa 的目錄,那我就從這開始研究唄,好,就這樣,明天開搞,
開始探索
問題驅動行動,先列出想要知道的問題
- 各個燈對應的目錄是怎么來的?
- trigger 里面的各個觸發器是怎么產生的?
- 為什么向 brightness 里面寫入 1/0,LED 會亮/滅
- 為什么向 trigger 里面寫入 timer,會產生 delay_on、delay_off 這兩個檔案
開始研究,那就從昨晚想到的 led_classdev_register(“aaa”) 會產生一個 LED 目錄開始,
LED 設備注冊
先做一個實驗,確定下 led_classdev_register() 是否會產生一個 led 燈對應的目錄,
隨便找了一個可以被運行到的地方,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、運行、查看
# ls /sys/class/leds/
aaa green
果然在 leds 下產生了我希望出現的目錄 aaa,信心大增!
后來又追了下底層呼叫關系:
led_classdev_register()
of_led_classdev_register() // register a new object(物件) 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
知道了某個燈是怎么注冊產生的,又想知道 leds 目錄是怎么產生的,搜索了下代碼,也不難找到,下面是產生 leds 目錄相關的函式呼叫關系:
subsys_initcall(leds_init);
leds_init() // 創建 leds 類,即產生 /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 是一個類,一個類代表一個內核子系統,像這樣的子系統在內核中還有很多,/sys/class/ 里面的每個目錄都是一個類,也都是一個子系統
# 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
每個類里面又有具體的實體化物件,如 green、aaa
# ls /sys/class/leds/
aaa green
每個物件里面又有相應的成員方法/屬性,如 brightness、trigger
# ls /sys/class/leds/aaa/
brightness power trigger
max_brightness subsystem uevent
多像 C++ 里面的類啊!其實就是類,簡單對比一下

具體 class 里面的注冊邏輯,我這里就不展開講了,因為我也還沒研究透,哈哈!這里先不細究這點,等后面有時間了再慢慢吃透,
繼續我們的路線探索,
注意,其實這里我的探索路線已經變掉了,已經不局限于探究 LED 子系統了,開始向 LED 子系統外面的 kernel 擴展了,
class 目錄的產生
現在來到了 class 目錄,因為知道 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() // 創建目錄
start_kernel()
其實追到 classes_init() 后,就不用我費腦筋去想下面再去追啥代碼了,繼續向上追就行了,干就完了
/* 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,第一次發現追內核代碼這么有趣,,
Starting kernel …
追到 start_kernel() 后,便不自由地想,Starting kernel ... 這段字串在哪列印的啊,每次開機 uboot 之后都能看到這句,如果能找到,豈不美哉,不幸的是,在內核代碼中沒搜到,
uboot
一開始我以為 Starting kernel ... 會在 start_kernel() 中列印,但是在內核代碼中沒搜到,這時候便想到會不會是在 ubbot 中列印的,在開始加載內核前列印這句也是合理的,
就去 uboot 里面搜了下,
果然
boot_jump_linux()
announce_and_cleanup()
printf("\nStarting kernel ...%s\n\n", fake ? "(fake run for tracing)" : "");
這里也就是 uboot 即將退出,kernel 即將運行的地方,
附完整呼叫關系
從 uboot 到 kernel 再到 /sys/class,然后注冊 leds 類,再實體化一個 LED 燈,
/* uboot */
boot_jump_linux()
announce_and_cleanup()
printf("\nStarting kernel ...%s\n\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(物件) 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
以上,從 LED 子系統進行切入,研究 Linux 內核,找到了研究 Linux 內核的切入點,
面對龐大的事物,我們往往會產生恐懼心理,這種恐懼阻止我們進一步研究,也就更加對其不了解,戰勝不了它,
兩個事例:
- 一個著名的馬拉松運動員在給大家講自己的成功經驗,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一節的,跑好每一節,
- 我上高中時物理成績比較好,因為我做題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,找其中幾個已知條件,根據物理公式,嘗試去推導未知的量,就這樣一點一點推導,有時定睛一看,答案就在眼前,
小到一道題目,一門學科,一項技能,大到作業、生活,甚至整個人生,我們如果能夠找到一個切入點,那么我們是幸運的,我們將以此通往成功,通向美好,
難了不會,會了不難,找到了切入點,我們就是后者,

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