(本文使用的平台为友善tiny210SDKv2)
对于linux的驱动程序来说,主要分为三种:miscdevice、platform_device、platform_driver 。
这三个结构体关系: (基类)kobject --------------------/ \ \/ \ \device cdev driver/ \ (设备驱动操作方法) \/ \ \miscdevice platform_device platform_driver(设备驱动操作方法) (设备的资源) (设备驱动)
这时,我们先不讨论这几个间的关系与驱别,对于新手来说,上手最重要!
首先我们先看看混杂项:
在Linux驱动中把无法归类的五花八门的设备定义为混杂设备(用miscdevice结构体表述)。miscdevice共享一个主设备号MISC_MAJOR(即10),但次设备号不同。 所有的miscdevice设备形成了一个链表,对设备访问时内核根据次设备号查找对应的miscdevice设备,然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。 在内核中用struct miscdevice表示miscdevice设备,然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。miscdevice的API实现在drivers/char/misc.c中。
第二,我们再看看混杂项设备驱动的程序组织架构:
新建一个first_led.c,先可能用到的头文件都引用上吧!
#include#include //驱动模块必需要加的个头文件#include #include #include #include #include #include #include #include .//对应着相应机器平台的头文件#include #include #include //给自己设备驱动定义一个名字#define DEVICE_NAME "First_led"
名字有了,但样子是怎样的呢?现在就开始定义一个“样子”!
如果一个字符设备驱动要驱动多个设备,那么它就不应该用
misc设备来实现。
通常情况下,一个字符设备都不得不在初始化的过程中进行下面的步骤:
通过alloc_chrdev_region()分配主次设备号。
使用cdev_init()和cdev_add()来以一个字符设备注册自己。
而一个misc驱动,则可以只用一个调用misc_register()
来完成这所有的步骤。(所以miscdevice是一种特殊的chrdev字符设备驱动)
所有的miscdevice设备形成一个链表,对设备访问时,内核根据次设备号查找
对应的miscdevice设备,然后调用其file_operations中注册的文件操作方法进行操作。
在Linux内核中,使用struct miscdevice来表示miscdevice。这个结构体的定义为:
struct miscdevice
{
int minor;
const char *name;
const struct file_operations *fops;
struct list_head list;
struct device *parent;
struct device *this_device;
const char *nodename;
mode_t mode;
};
minor是这个混杂设备的次设备号,若由系统自动配置,则可以设置为
MISC_DYNANIC_MINOR,name是设备名
为了容易理解,我们先打大概的“样子”做好。只做minor、name、fops;
定义一个myfirst_led_dev设备:
static struct miscdevice myfirst_led_dev = { .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR, .name = DEVICE_NAME, .fops = &myfirst_led_dev_fops,};
Minor name 都已经定义好了。那么接下来实现一下myfirst_led_dev_fops方法。
内核中关于file_operations的结构体如下:
struct file_operations {
struct module *owner;
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode *, struct file *);
int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
int (*release) (struct inode *, struct file *);
int (*fsync) (struct file *, int datasync);
int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
int (*fasync) (int, struct file *, int);
int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
int (*check_flags)(int);
int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);
long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,
loff_t len);
};
对于LED的操作,只需要简单实现io操作就可以了,所以只实现
long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
(该函数是在linux2.6.5以后才出现在设备的操作方法中的。)
函数参数为文件节点、命令、参数
static struct file_operations myfirst_led_dev_fops = { .owner = THIS_MODULE, .unlocked_ioctl = myfirst_led_ioctl,};
到了这里,我们就考虑一下LED的物理层面是怎样的实现了,通过开发板的引脚我们可以知道,四个LED是分别接到了GPJ2的0~3号管脚上。因此,我们定义一个数组来引用这几个管脚(当然不能像祼机那样对IO的物理地址进行操作了,是需要经过内核的内存映射得来的IO内存操作!而内核把ARM的IO管脚地址按一个线性地址进行了编排)
static int led_gpios[] = { S5PV210_GPJ2(0), S5PV210_GPJ2(1), S5PV210_GPJ2(2), S5PV210_GPJ2(3),};#define LED_NUM ARRAY_SIZE(led_gpios)//判断led_gpio有多少个
S5PV210_GPJ2(*)的定义如下
#define S5PV210_GPJ2(_nr) (S5PV210_GPIO_J2_START + (_nr))
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enum s5p_gpio_number {
S5PV210_GPIO_A0_START = 0,
...................................
S5PV210_GPIO_J2_START = S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_J1),
.....................................
}
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#define S5PV210_GPIO_NEXT(__gpio) \
((__gpio##_START) + (__gpio##_NR) + CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 1)
(注:##是粘贴运算,具体用法请自行找度娘或谷哥)
给用户空间的接口操作:
static long myfirst_led_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg){ switch(cmd) { case 0: case 1: if (arg > LED_NUM) { return -EINVAL;//判读用户的参数是否有误 } gpio_set_value(led_gpios[arg], !cmd);//用户选定的LED并设置值 //printk(DEVICE_NAME": %d %d\n", arg, cmd); break; default: return -EINVAL; } return 0;}
对于gpio_set_value(unsigned int gpio, int value),内核有以下定义:
static inline void gpio_set_value(unsigned int gpio, int value)
{
__gpio_set_value(gpio, value);
}
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void __gpio_set_value(unsigned gpio, int value)
{
struct gpio_chip *chip;
chip = gpio_to_chip(gpio);
WARN_ON(chip->can_sleep);
trace_gpio_value(gpio, 0, value);
chip->set(chip, gpio - chip->base, value);
}//到这里我们就不再分析下去了 ,无非就是判定是哪一个芯片
程序写到这里,对于用户空间来说,已经有了完整的操作方法接口,但对于内核模块来说,还缺少驱动模块的进入与退出。以下接着写驱动模块的初始化(即进入)和退出。
static int __init myfirst_led_dev_init(void) {;}
static void __exit myfirst_led_dev_exit(void) {;}
函数如上。双下划线表示模块在内核启动和关闭时自动运行和退出
对于驱动模块的初始化函数,要写些什么呢?我们这样考虑:
对于用户空间接口来说,我们的实现函数只是给出了IO的值设置的,但是ARM的IO管脚使用还是需要配置方向、上拉下拉.....才能正常使用的,并且所有的硬件资源,都是受内核所支配的,驱动程序必需向内核申请硬件资源才能对硬件进行操作。另外还需要对设备进行注册,内核才知道你这个设备是什么东东,用到哪些东西。这些操作,我们安排在init里实现!
static int __init myfirst_led_dev_init(void) { int ret; int i; for (i = 0; i < LED_NUM; i++) { ret = gpio_request(led_gpios[i], "LED");//申请IO引脚 if (ret) { printk("%s: request GPIO %d for LED failed, ret = %d\n", DEVICE_NAME, led_gpios[i], ret); return ret; } s3c_gpio_cfgpin(led_gpios[i], S3C_GPIO_OUTPUT); gpio_set_value(led_gpios[i], 1); } ret = misc_register(&myfirst_led_dev); printk(DEVICE_NAME"\tinitialized\n"); return ret;}
pio_request(unsigned gpio, const char *label)
gpio则为你要申请的哪一个管脚,label为其名字 。
int s3c_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int config);
对芯片进行判断,并设置引脚的方向。
ret = misc_register(&myfirst_led_dev);.
该函数中、内核会自动为你的设备创建一个设备节点
对设备进行注册
到这里,设备的初始化与注册已经完成!
当用户不再需要该驱动资源时,我们必需在驱动模块中,对占用内核的资源进行主动的释放!
因此在驱动模块退出时,完成这些工作!
static void __exit myfirst_led_dev_exit(void) { int i; for (i = 0; i < LED_NUM; i++) { gpio_free(led_gpios[i]); } misc_deregister(&myfirst_led_dev);}
gpio_free(led_gpios[i]);
释放IO资源
misc_deregister(&myfirst_led_dev);
注销设备
还需要模块的初始化与退出函数声明
module_init(myfirst_led_dev_init);
module_exit(myfirst_led_dev_init);
最后,为了保持内核驱动模块的风格,我们还要加上相应的许可跟作者
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("jjvip136@163.com");
好了,程序已经打好出来了(黄色代码),我们把它整理好,试下编译一下试试效果(晚点补上效果)。