Raspberry Piに外部スイッチを扱うドライバを実装する ref: https://qiita.com/ixsiid/items/6389e71da5cb15ff7a98

driver.cpp

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/hardirq.h>
#include <asm/current.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>

/*** このデバイスに関する情報 ***/
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
#define DRIVER_NAME "FluidSynthController"  /* /proc/devices等で表示されるデバイス名 */
static const unsigned int MINOR_BASE = 0;   /* このデバイスドライバで使うマイナー番号の開始番号と個数(=デバイス数) */
static const unsigned int MINOR_NUM = 1;    /* マイナー番号は 0のみ */
static unsigned int mydevice_major;         /* このデバイスドライバのメジャー番号(動的に決める) */
static struct cdev mydevice_cdev;           /* キャラクタデバイスのオブジェクト */
static struct class *mydevice_class = NULL; /* デバイスドライバのクラスオブジェクト */


/* 操作用ボタン、表示灯、押されたときにFluidsynthに
   送信するコマンドなどをまとめた構造体 */
typedef struct {
    char message[128];
    int length;
    int pinButton;
    int pinLed;
    int irq;
} Button;

#define BUTTON_COUNT 3

static Button buttons[BUTTON_COUNT] = {
    // デバイス接続時に実行するコマンド
    {"load /usr/share/sounds/sf2/TimGM6mb.sf2", -1, -1, -1, -1},
    // 音色変更
    {"select 0 1 0 0", -1, 6, 12, -1},
    {"select 0 2 0 16", -1, 13, 16, -1},
};
static int selected_button = 0;
static int next_selected = -1;
static int writed_count = 0;

/* 割り込み発生時(= ボタンが押されたとき)に呼ばれる関数 */
static irqreturn_t gpio_intr(int irq, void *dev_id) {
    printk("fluidsynth_controller_gpio_intr\n");

    int index = -1;
    // irqからどのボタンが押されたかを調べる
    for (int i = 0; i < BUTTON_COUNT; i++) {
        if (buttons[i].irq == irq)
        {
            index = i;
            break;
        }
    }
    if (index < 0) {
        printk("not found irq\n");
        return IRQ_HANDLED;
    }

    int value = gpio_get_value(buttons[index].pinButton);
    printk("button %d = %d\n", buttons[index].pinButton, value);

    if (value > 0) {
        for (int i=0; i < BUTTON_COUNT; i++) {
            if (buttons[index].pinLed >= 0) {
                gpio_set_value(button[index].pinLed, 0);
            }
        }
        gpio_set_value(buttons[index].pinLed, 1);
        next_selected = index
    }

    return IRQ_HANDLED;
}

/* open時に呼ばれる関数 */
static int fluidsynth_open(struct inode *inode, struct file *file) {
    printk("fluidsynth controller open");

    for (int i = 0; i < BUTTON_COUNT; i++)
    {
        /**GPIOピンの入出力設定
           LEDピンを出力に設定 */
        if (buttons[i].pinLed >= 0) gpio_direction_output(buttons[i].pinLed, 0);

        if (buttons[i].pinButton >= 0)
        {
            /* BUTTONピンを入力に設定 */
            gpio_direction_input(buttons[i].pinButton);
            /* BUTTONの割り込み処理を設定 */
            buttons[i].irq = gpio_to_irq(buttons[i].pinButton);
            if (request_irq(buttons[i].irq, (void *)gpio_intr,
                            IRQF_SHARED | IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING,
                            "fluidsynth_controller_gpio_intr", (void *)gpio_intr) < 0)
            {
                printk(KERN_ERR "request_irq\n");
                return -1;
            }
        }
    }

    return 0;
}

/* close時に呼ばれる関数 */
static int fluidsynth_close(struct inode *inode, struct file *file) {
    printk("fluidsynth controller close");

    // 割り込み処理の解放
    for (int i = 0; i < BUTTON_COUNT; i++)
    {
        if (buttons[i].pinButton >= 0)
        {
            free_irq(buttons[i].irq, (void *)gpio_intr);
        }
    }

    // コマンド送信状態を初期化
    selected_button = 0;
    next_selected = -1;
    writed_count = 0;
    return 0;
}

/* read時に呼ばれる関数 */
static ssize_t device_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) {
    if (selected_button < 0)
    {
        // 送信するコマンドが残っていない場合
        put_user(0, &buf[0]);

        // 割り込みによって設定される、次のコマンドをカレントに移す
        selected_button = next_selected;
        next_selected = -1;
        writed_count = 0;
        return 1;
    }

    /* 読み込み待ちになっているコマンドの残り長さ */
    int len = buttons[selected_button].length - writed_count;
    if (count >= len)
    {
        copy_to_user(buf, &buttons[selected_button].message[writed_count], len);
        selected_button = next_selected;
        next_selected = -1;
        writed_count = 0;
        return len;
    }
    else
    {
        copy_to_user(buf, &buttons[selected_button].message[writed_count], count);
        writed_count += count;
        return count;
    }

    return -1;
}

/* 各種システムコールに対応するハンドラテーブル */
struct file_operations s_mydevice_fops = {
    .open = fluidsynth_open,
    .release = fluidsynth_close,
    .read = device_read,
    .write = NULL,
};

/* ロード(insmod)時に呼ばれる関数 */
static int device_init(void) {
    printk("fluidsynth_controller_init\n");

    int alloc_ret = 0;
    int cdev_err = 0;
    dev_t dev;

    /* 1. 空いているメジャー番号を確保する */
    alloc_ret = alloc_chrdev_region(&dev, MINOR_BASE, MINOR_NUM, DRIVER_NAME);
    if (alloc_ret != 0) {
        printk(KERN_ERR "alloc_chrdev_region = %d\n", alloc_ret);
        return -1;
    }

    /* 2. 取得したdev( = メジャー番号 + マイナー番号)からメジャー番号を取得して保持しておく */
    mydevice_major = MAJOR(dev);
    dev = MKDEV(mydevice_major, MINOR_BASE); /* 不要? */

    /* 3. cdev構造体の初期化とシステムコールハンドラテーブルの登録 */
    cdev_init(&mydevice_cdev, &s_mydevice_fops);
    mydevice_cdev.owner = THIS_MODULE;

    /* 4. このデバイスドライバ(cdev)をカーネルに登録する */
    cdev_err = cdev_add(&mydevice_cdev, dev, MINOR_NUM);
    if (cdev_err != 0) {
        printk(KERN_ERR "cdev_add = %d\n", alloc_ret);
        unregister_chrdev_region(dev, MINOR_NUM);
        return -1;
    }

    /* 5. このデバイスのクラス登録をする(/sys/class/___/ を作る) */
    mydevice_class = class_create(THIS_MODULE, "fluidsynth_controller");
    if (IS_ERR(mydevice_class)) {
        printk(KERN_ERR "class_create\n");
        cdev_del(&mydevice_cdev);
        unregister_chrdev_region(dev, MINOR_NUM);
        return -1;
    }

    /* 6. /sys/class/___/___* を作る */
    for (int minor = MINOR_BASE; minor < MINOR_BASE + MINOR_NUM; minor++) {
        device_create(mydevice_class, NULL, MKDEV(mydevice_major, minor), NULL, "fluidsynth_controller%d", minor);
    }

    for (int i = 0; i < BUTTON_COUNT; i++) {
        if (buttons[i].length >= 0) continue;
        for (buttons[i].length = 0; buttons[i].message[buttons[i].length] != '\0'; buttons[i].length++) ;
        buttons[i].message[buttons[i].length++] = '\n';
        buttons[i].message[buttons[i].length] = '\0';
    }

    return 0;
}

/* アンロード(rmmod)時に呼ばれる関数 */
static void device_exit(void) {
    printk("fluidsynth_controller_exit\n");

    dev_t dev = MKDEV(mydevice_major, MINOR_BASE);

    /* 7. /sys/class/___/___* を削除する */
    for (int minor = MINOR_BASE; minor < MINOR_BASE + MINOR_NUM; minor++) {
        device_destroy(mydevice_class, MKDEV(mydevice_major, minor));
    }

    /* 8. このデバイスのクラス登録を取り除く(/sys/class/___/を削除する) */
    class_destroy(mydevice_class);

    /* 9. このデバイスドライバ(cdev)をカーネルから取り除く */
    cdev_del(&mydevice_cdev);

    /* 10. このデバイスドライバで使用していたメジャー番号の登録を取り除く */
    unregister_chrdev_region(dev, MINOR_NUM);
}

module_init(device_init);
module_exit(device_exit);

file2.txt

$ sudo insmod mkt.ko
$ fluidsynth -a alsa -g 6 /usr/share/sounds/sf2/FluidR3_GM.sf2 < /dev/mydevice0
FluidSynth version 1.1.6
Copyright (C) 2000-2012 Peter Hanappe and others.
Distributed under the LGPL license.
SoundFont(R) is a registered trademark of E-mu Systems, Inc.

fluidsynth: warning: Failed to pin the sample data to RAM; swapping is possible.
fluidsynth: warning: Requested a period size of 64, got 256 instead
fluidsynth: warning: Failed to set thread to high priority
fluidsynth: warning: Failed to set thread to high priority
Type 'help' for help topics.

> load /usr/share/sounds/sf2/TimGM6mb.sf2
fluidsynth: warning: Failed to pin the sample data to RAM; swapping is possible.
loaded SoundFont has ID 2
> select 0 1 0 0
> select 0 2 0 16
> select 0 2 0 16
> select 0 2 0 16
> ^C
$ sudo rmmod mkt.ko

file3.txt

$ sudo insmod mkt.ko
$ fluidsynth -a alsa -g 6 /usr/share/sounds/sf2/FluidR3_GM.sf2 < /dev/mydevice0 &　./play.o
FluidSynthの出力 (省略)

play.oの出力 parse: (省略)
> p # play.o に再生コマンドを送る
> send: 144 37 51
(省略)
^C
$ sudo rmmod mkt.ko

Makefile.mk

CFILES = driver.c

obj-m := mkt.o
mkt-objs := $(CFILES:.c=.o)

ccflags-y += -std=gnu99 -Wall -Wno-declaration-after-statement

all:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(shell pwd) modules
clean:
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(shell pwd) clean