Linux 固件子系统----如何更新固件

在一般的使用中，可能会需要使用到升级固件这个功能，在linux的系统中提供了固件子系统这个设备模型来帮助快速的升级固件。

在这里先将linux中提供的常用的接口来说明下：
内核的固件接口：

#include 
int request_firmware(const struct firmware **firmware_p, const char *name,
                 struct device *device)
//request_firmware()调用要求用户空间为内核定位并提供一个固件映像文件。
//firmware_p：指向firmware image的指针；
//name：firmware文件名称；
//device：将要加载firmware的设备；
/**
 *      @name will be used as $FIRMWARE in the uevent environment and
 *      should be distinctive enough not to be confused with any other
 *      firmware image for this or any other device.
 **/

把固件发送到设备后，需要使用下面的函数释放内核中的结构：

void release_firmware(struct firmware *fw);

由于request_firmware()需要用户空间的操作，因此在返回前他将保持睡眠状态。如果当驱动程序必须要使用固件，而又不能进入睡眠时，可以使用下面的异步函数：

int request_firmware_nowait(struct module *module, char *name, struct device *device, void *context, void (*cont)(const struct firmware *fw, void *context));

固件子系统使用sysfs和热插拔机制工作。当调用request_firmware的时候，在/sys/class/firmware下降创建一个目录，该设备使用设备名作为它的目录名。该目录包含三个属性：
loading：
     该属性由负责加载固件的用户空间进程设置为1.当装载过程完毕时，他将设置为0.将loading设置为-1，将终止固件装载过程。
data：
    data是一个二进制属性，用来接收固件数据。在设置完loading后，用户空间进程将把固件写入该属性；
device：
    该属性是到/sys/devices下相应入口的符号链接；


了解了基本的函数说明之后，这里要了解利用系统的固件子系统来进行升级的步骤：
1、从内核层要发送请求到应用层，这里就要用到我们所说的request_firmware来实现这个步骤；
2、从应用层copy固件到内核层，这里就是应用层的编写，简单的open，write；
3、内核将接收到的固件通过固有的协议写入硬件设备中；
这三个步骤就可以来完成此次的升级。如果只是简单的使用的话，这里可以有一个简单的demo例子可以给你，你只要把这段代码改成你的即可。
例子：

retval = request_firmware(&cust_firmware, devices->fw_fname, dev);
	if (retval < 0) {
		pr_err("%s: %s request firmware failed(%d)\n", __func__,
						devices->fw_fname, retval);
	} else {
		/* check and start upgrade */
		devices_upgrade_start();//这里就是自己实现的函数，跟实际的物理硬件相关
				
		release_firmware(cust_firmware);
	}

如果只是想使用的话，到了这里就可以结束了，这就是内核中如何的升级固件的接口。如果想看看是如何实现的，可以向下继续讨论。当然，自己理解的也不一定对。
要分析，这里我们就从使用的函数入口，看下内核中是如何来处理这种事情的。
request_firmware()
    ---->fw_get_builtin_firmware() //检查是否在__start_builtin_fw和__end_builtin_fw之间有没有指定的firmware
---->fw_create_instance() //通过device_create_bin_file来在sys下创建更新固件的接口
---->kobject_uevent() //通过kobject来上报uevent通知应用层需要更新firmware
---->wait_for_completion //等待应用加载万firmware完成；

当然看到了这里我们就可以了解到这里只是简单的将firmware的uevent事件上报给应用层来处理，这里我们来追踪下是谁在接收这个event事件。
这里我们要看一下系统中的init.c文件。至于为什么要看这个文件，因为我们从底层的request_firmware可以看到是通过kobject uevent来通知应用层，底层有需求，应用就需要满足需求。
而uevent的监听的建立则是在init进程中创建的。

ueventd_main
    ---->device_init()
	    ----->open_uevent_socket()
				-----> s = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT); //创建一个socket来监听KOBJECT_UEVENT；
	---->handle_device_fd(); //调用uevent的NETLINK_KOBJECT_UEVENT的socket处理函数
		-----> parse_event(msg, &uevent);//解析上传的uevent数据；
		----->handle_firmware_event(); //开始处理firmware的event
			----->process_firmware_event();//打开dev的attr结点
				---->load_firmware();//下载firmware
					---->write(loading_fd, "1", 1);  /* start transfer */
					---->写入firmware
					----> if(!ret)
							write(loading_fd, "0", 1);  /* successful end of transfer */
						else
							write(loading_fd, "-1", 2); /* abort transfer */

到了这里，可以看到，整个用户空间的下载的过程就结束了。
下面来看下上面提到的在kernel中如何在sys中建立bin_attr的过程，这个过程其实是封装在request_firmware中的。
当然你也可以采用下面的这个办法来自己建立，当然这个过程就需要应用来主动发起，而不是驱动主动发起。

static ssize_t firmware_write(struct kobject *kobj,
				struct bin_attribute *bin_attr,
				char *buf, loff_t pos, size_t size)
{
	struct device *dev = container_of(kobj, struct device, kobj);
	struct cust_devices *ts = dev_get_drvdata(dev);
	LOCK(ts->mutex);
	//处理firmware的写操作，这个就涉及到相关的与具体的硬件来交互；
	UNLOCK(ts->mutex);
	return size;
}


static ssize_t firmware_read(struct kobject *kobj,
	struct bin_attribute *ba,
	char *buf, loff_t pos, size_t size)
{
	int count = 0;
	u8 reg_data;
	struct device *dev = container_of(kobj, struct device, kobj);
	struct cust_devices *ts = dev_get_drvdata(dev);


	LOCK(ts->mutex);
	//读取底层的firmware mode之类的属性，可以在这里实现；
	UNLOCK(ts->mutex);
	return count;
}


static struct bin_attribute cust_devices_firmware = {
	.attr = {
		.name = "firmware",
		.mode = 0644,
	},
	.size = XXX, //是否可以超过PAGE_SIZE？？？？
	.read = firmware_read,
	.write = firmware_write,
};
struct bin_attribute {
	struct attribute	attr;
	size_t			size;
	void			*private;
	ssize_t (*read)(struct file *, struct kobject *, struct bin_attribute *,
			char *, loff_t, size_t);
	ssize_t (*write)(struct file *,struct kobject *, struct bin_attribute *,
			 char *, loff_t, size_t);
	int (*mmap)(struct file *, struct kobject *, struct bin_attribute *attr,
		    struct vm_area_struct *vma);
};


if (sysfs_create_bin_file(&dev->kobj, &devices_firmware))
			printk(KERN_ERR "%s: unable to create file\n",
				__func__);

代码到了这里，可以结束了，底层也实现了，上层也知道从哪里获取了。

Have Fun!