34. UIO-драйвер RGB-светодиода: исходный код и сборка

34.1. Описание

Драйвер rgb_uio реализует управление RGB-светодиодом через интерфейс UIO (Userspace I/O). Он экспортирует 1 байт памяти в пространство пользователя через /dev/uioX, где каждый бит управляет отдельным цветом:

Бит 0 — красный
Бит 1 — зелёный
Бит 2 — синий

UIO предоставляет простой способ взаимодействия с железом без написания полноценного ядрового драйвера.

34.2. Как это работает

Связь с Device Tree: Драйвер ищет узел с compatible = «kontakts,rgb-uio», откуда получает GPIO-пины для управления светодиодами.
GPIO: С помощью devm_gpiod_get() он получает дескрипторы на пины, помеченные как red, green, blue.
MMAP: Драйвер выделяет 1 байт памяти (data->mem), отображаемый в userspace. Запись значения в эту память приводит к изменению состояния GPIO (и, соответственно, цвета).
UIO интерфейс: Через uio_register_device() создаётся файл /dev/uio0, который можно открыть, отобразить в память и напрямую писать значения.

34.3. Сборка .ko

Создайте Makefile в той же директории:

obj-m := rgb_uio.o

KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD  := $(shell pwd)

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

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

Соберите модуль:

make

После сборки появится файл rgb_uio.ko.

34.4. Загрузка модуля

Перед загрузкой убедитесь, что Device Tree узел добавлен (см. соответствующий раздел) и доступен /dev/uio0.

Загрузите модуль:

sudo insmod rgb_uio.ko

Убедитесь, что он загрузился:

dmesg | grep rgb_uio

lsmod | grep rgb_uio

Проверьте наличие устройства:

ls /dev/uio*

34.5. Выгрузка модуля

Для удаления модуля:

sudo rmmod rgb_uio

dmesg | tail

Появится сообщение rgb_uio: driver removed.

34.6. Заключение

Этот драйвер демонстрирует, как можно использовать UIO для управления железом из userspace. Это особенно удобно для экспериментов, разработки и обучения, когда нужен простой и контролируемый доступ к периферии без написания полного драйвера ядра.

Следующим шагом можно будет написать userspace-программу на C, Python или Rust, которая будет управлять светодиодами через mmap().