目录

1、开发环境搭建

1.1 确定树莓派linux版本

1.2 获取内核源码，交叉编译工具链和固件

1.3 编译前的准备

1.4 开始编译

2、参考树莓派博通芯片数据手册

2.1、查看树莓派 BCM2837 ARM 手册

2.2、查看树莓派GPIO地址映射基地址

3、树莓派GPIO寄存器操作

驱动代码：

 测试代码led_app.c：

编译测试代码 :

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开发环境系统ubuntu 16（64位），在PC上安装虚拟机。

1.1 确定树莓派linux版本

如上图可知，我的Raspber Pi系统为Linux raspberrypi 4.19.75-v7+ 版本。这一点很重要，将决定需要编译的内核版本。

1.2 获取内核源码，交叉编译工具链和固件

树莓派官方将树莓派相关的大部分资源都放在了GitHub上，所以只需再GitHub的相应板块找到即可，链接地址为：https://github.com/raspberrypi

新建路径 ~/Raspberry/，下载

（1）Linux：树莓派内核源码：https://github.com/raspberrypi/linux/tree/rpi-4.19.y，直接下载zip，然后上传到ubuntu系统或者执行命令（git clone --depth=1 --branch rpi-4.19.y https://github.com/raspberrypi/linux）下载分支

注意：要下载系统对应的源码，我现在系统是4.19.75-v7+，所以下载4.19.y。

（2）tools：树莓派的交叉编译工具，,链接地址：https://github.com/raspberrypi/tools/tree/master/arm-bcm2708 如下图

如上图可见tools的路径，找到相应交叉编译工具链，可知树莓派官方提供了3种交叉编译工具链(最下方的是同一个工具链，只是针对32bit系统和64bit系统做了区分),先将其克隆下来。

命令： git clone https://github.com/raspberrypi/tools

此目录下有5个目录，是不同版本的交叉编译工具。其中arm-rpi-4.9.3-linux-gnueabihf和gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64是64位机器用的。每一个交叉编译工具的目录下都有bin目录进入，执行https://blog.csdn.net/qq_43176116/article/details/arm-linux-gnueabihf-gcc -v可查看gcc版本。这里我使用arm-rpi-4.9.3-linux-gnueabihf，因为目前板子上的gcc版本是4.9.3

1.3.获取当前树莓派系统的配置文件

这里很有必要说明是，在raspberrypi系统的3.x版本以前，树莓派系统默认存在/proc/config.gz文件，但是更新到4.x版本之后，/proc/config.gz文件默认不存在了，所以我们需要先获取到这个文件。执行命令：

执行以上命令之后，会在/proc/目录下生成config.gz文件。然后将此文件从树莓派系统内拷贝到我们的PC平台(有很多种方法，比如U盘，NFS系统文件共享，TCP，samba等等)。然后在需要编译的内核的顶层目录下执行命令：

目的是生成.config配置文件

1.3 编译前的准备

(1)确定树莓派系统内的编译器版本。

使用命令 cat /proc/version查询树莓派系统的编译器的 版本号。如下图：

如上图所知，gcc编译器的版本号为4.9.3版本（如果以下交叉编译工具的版本不是4.9.3，需要改成4.9.3版本），并且更新时间为 2019 年 9 月 24 日。

(2)选择编译工具链的版本，因为下载到的交叉编译工具链有三个版本，所以应该选择其中一个，但是考虑到版本的匹配问题(如果编译器的版本和原有系统的版本不一样的话，有可能会出现一些莫名奇妙的问题，特别是在开发驱动时)。下面查看各个编译器的版本。

arm-bcm2708hardfp-linux-gnueabi编译器：切换到tools/arm-bcm2708/arm-bcm2708hardfp-linux-gnueabi/bin/目录下，

使用命令：https://blog.csdn.net/qq_43176116/article/details/arm-bcm2708hardfp-linux-gnueabi-gcc –v

如上图可见此编译器为4.7.1版本，并且也能看到更新的时间。但是版本比现有系统的版本要低了。

arm-bcm2708-linux-gnueabi编译器：切换到tools/arm-bcm2708/arm-bcm2708-linux-gnueabi/bin/目录下，

使用命令：https://blog.csdn.net/qq_43176116/article/details/arm-bcm2708-linux-gnueabi-gcc –v

如上图可见，此编译器也为4.7.1版本，只是更新时间不同。

gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian编译器：切换到tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian/bin/目录下，

使用命令：https://blog.csdn.net/qq_43176116/article/details/arm-linux-gnueabihf-gcc –v

如上图可见，此编译其为4.8.3版本，并且更新时间为20140106.并且适用于32bitPC平台。

再看gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64 编译器：切换到tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin/目录，使用命令：https://blog.csdn.net/qq_43176116/article/details/arm-linux-gnueabihf-gcc –v

如上图，可知此版本的编译器和莓派系统的编译器版本是最相近的一个版本，所以理当使用它进行编译。不过呢这是64bit PC平台的编译器，如果是32为平台的电脑，使用gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian编译器即可。

(3)安装编译工具链

加入环境变量

编辑内容：

测试交叉编译工具测试环境变量是否配置好：

将工具链添加到Makefile中。

切换到所编译内核的顶层目录，并打开目录下的Makefile文件，修改如下图：本例为： vi Makefile +313 

直接添加了绝对路径的交叉编译工具链

1.4 开始编译

安装依赖

 cd 至 linux 源码文件夹下，

 将SD卡插入读卡器，插入电脑，在虚拟机读取SD卡。在/media/liang/ 目录下会出现两个目录 boot/ rootfs/

执行命令：

将SD卡插回树莓派，重新启动树莓派，查看系统版本变成了 4.19.127-v7+ ,则成功更新了内核，后面就可以使用源码来编写树莓派驱动了。

2.1、查看树莓派 BCM2837 ARM 手册

BCM2837ARM Peripherals 数据手册（chrome-extension://cdonnmffkdaoajfknoeeecmchibpmkmg/assets/pdf/web/viewer.html?file=https%3A%2F%2Fcs140e.sergio.bz%2Fdocs%2FBCM2837-ARM-Peripherals.pdf）

在 page 6 中可得到外设物理地址为 0x3F000000 到 0x3FFFFFFF ，外设物理地址 0x3Fnnnnnn 映射到内存地址 0x7Ennnnnn，GPIO的偏移量 0x2000000 ,所以GPIO的物理地址应该是从 0x3f200000 （查看Page 90）开始的

note：特别注意，BCM2708 和BCM2709 IO起始地址不同，BCM2708是0x20000000,BCM2709是0x3f000000,这是造成大部分人驱动出现“段错误”的原因。树莓派3B的CPU为BCM2709。

2.2、查看树莓派GPIO地址映射基地址

方法一：

结果  3f200000-3f2000b3 : /soc/gpio@7e200000。3f200000为基地址，有的系统却显示 00000000-00000000 : /soc/gpio@7e200000

方法二：

Page 90 罗列出 GPIO的各种寄存器地址和功能描述。

本节关心 GPIO功能选择寄存器（GPFSELn）：FSEL {n}字段确定第n个GPIO引脚的功能， 所有未使用的复用功能线接地并且输出“ 0”。复位后 所有引脚为正常的GPIO输入。从Page 91可看出一个 GPFSELn 寄存器控制 10个GPIO口，并且每 3bit 控制一个GPIO口。本文配置为输出即为 001。

GPIO输出置位寄存器 (GPSETn )：SET {n}字段定义要设置的相应GPIO引脚，向该字段写入“ 0”无效。 如果GPIO引脚被用作输入（默认情况下），则SET {n}字段中的值将被忽略。 但是，如果随后将引脚定义为输出，则将根据最后的置位/清除操作来设置该位。 分开设置和清除功能，无需进行读-修改-写操作。Page 95：GPSET0 控制 GPIO0~31，GPSET1 控制 GPIO32~53（向某位写 1 置位）

GPIO输出清零寄存器（GPCLRn）：CLR {n}字段定义要清除的相应GPIO引脚，向该字段写入“ 0”无效。 如果GPIO引脚被用作输入（默认情况下），则CLR {n}字段中的值将被忽略。 但是，如果随后将引脚定义为输出，则将根据最后的置位/清除操作来设置该位。 分开设置和清除功能，消除了对读取-修改-写入操作的需求。Page 95：GPCLR0 控制 GPIO0~31，GPCLR1 控制 GPIO32~53（向某位写 1 清零）

Page 102 说明了 54个GPIO 除基本的输入输出功能外另外的六种复用功能。

本文使用到树莓派的 GPIO26 即为 BCM编码的26脚，功能名:GPIO.25

 测试代码led_app.c：

编译测试代码 :

在虚拟机分别编译，将模块拷贝至树莓派 /lib/modules/4.19.127-v7+/ 文件夹、测试程序拷贝至树莓派 任意 文件夹，