20150313 驱动模块分离概念

20150313 驱动模块分离概念

2015-03-13 Lover雪儿

 

    还记得以前刚开始学习编写程序的时候，无论再多的代码，再多的功能都是使劲的往同一个.C文件中塞，最后导致的直接结果就是，代码多，功能复杂，严重的妨碍了我们代码可移植性甚至良好的阅读性，接下来，我们开始来学习将一个驱动程序进行拆分，根据各种代码的性质或者功能来写入不同的.C文件中，此处，我们来尝试使用平台设备来实现IMX257蜂鸣器的驱动分离代码。

    前面我们实现了beep驱动,博客地址http://www.cnblogs.com/lihaiyan/p/4298105.html

    在本实验中,我们根据beep的性质，分为设备，驱动两个模块分别编写驱动程序，在设备的.C文件中，负责定义驱动的设备IO地址等可变的信息，而在驱动的.C文件中负责统一的内存地址IOREMAP映射，注册设备等不变的代码。这样，当我们程序要修改时，比如说如果我们要将beep修改为led的话，那么就只需要将设备的.C文件中的地址修改过来就可以了，大大的增强了代码的可移植性。

    接下来，我么开始步入正题：

一、设备beep_dev.c的实现

1.定义平台设备结构体

如图所示，在平台设备结构体，需要注意两个地方，

 

第一个是.name，它是用于保存在设备链中，利用它在驱动链中进行匹配，找到相应的驱动程序。

 

第二个是.resources，它是一个资源结构体，用于保存我们IMX257板子的内存IO地址，当我们要更改硬件是，只需要修改资源结构体中的数据即可。简单的说，资源结构体主要的功能就是传递参数，将板子的内存地址传入beep_drv.c中，beep_drv.c只要通过platform_get_resource函数即可得到资源中保存的数据。

2.定义资源结构体

如图所示：

在资源结构体数组中，

数组0中存储了IMX257的IOMUX的基地址

数组1中存储了IMX257的GPIO1的基地址，此处我们的beep为GPIO1_26

数组2中存储了IMX257的beep在GPIO1地址的偏移

在beep_drv.c将这些数据获取，然后分别ioremap进行地址映射

3.接下来就是在分别在入口函数中申请平台设备，在出口函数中注销平台设备

 

总结一下，可以发现我们的设备beep_dev.C文件中只做了一件事，那就是保存IMX257的地址，所以，如果我们以后要移植 驱动程序的话，只需要修改地址就够了。当然，蜂鸣器有点简单，在以后的程序可能就没这么简单了，不过总体的框架都是这样，实现了驱动模块分离。

 

二、驱动beep_drv.c的实现

1.平台驱动支持

    和上面差不多，此处我们先实现一个平台驱动的支持，也就是

①定义平台驱动结构体

②在入口函数中注册平台驱动

③在出口函数中卸载平台驱动

此处就不再详细将这个，见下图：

 

2.平台驱动探测函数probe实现

接下来，重点来了，我们此处驱动程序的核心就是在probe这个函数。

当我们的驱动和设备匹配成功之后，就会调用probe函数，在此函数中可以干任何我们想干的事。

所以，我们呢，就利用此函数完成我们的硬件设备初始化的工作。

①得到前面设备beep_dev.c文件中的资源结构体的资源

②将前面的资源中的地址，通过ioremap函数分别映射地址

③注册字符设备驱动，创建类，然后再类下面创建设备节点

如下图所示：

 

3.平台驱动释放函数remove实现

在remove函数中，自然就是将前面我们映射的地址取消映射，卸载字符设备驱动程序

如图所示：

 

4.实现file_opration结构体

前面注册字符设备时，需要一个file_operation结构体，用于制定读写函数，如下图所示：

 

5.实现打开函数beep_open

    前面，我们的probe函数中已经实现了IO地址的映射，以及设备号的自动申请，自动创建设备节点。但是，单独只有这些是还不够的，由于我们IMX257芯片的IO引脚为复用IO，总共有七中模式，要想实现特定的功能，必须还得对IO引脚进行配置，

    所以，我们此处，在打开函数中实现引脚的配置。

①配置GPIO引脚为模式5

②配置GPIO引脚为上拉模式，电压1.8v，CMOS输出

③配置蜂鸣器的GPIO1_26为输出模式

④将蜂鸣器引脚电平清零。

经过前面几步，我们就实现了IMX257引脚的正确配置。

如下图所示：

 

6.实现写函数beep_write

通过前面的额正确配置GPIO，我们就已经可以正确的使用beep了，接下来，我们通过写函数来将我们的数据传入内核，从而相应的控制蜂鸣器的正确鸣叫与停止。

 

三 、应用程序beep_test.c的实现

在测试程序中，我们只需要实现以下几步

①打开设备

②判断用户输入的命令

③根据用户的命令来相应的控制

 

当我们用户输入

./beep_test on         蜂鸣器响

./beep_test off        蜂鸣器地址响

./beep_test on_off     鸣器响5声

 

 

四、驱动测试：

 

imx257板子上加载，如图所示：

 

移除驱动：

 

 

附 设备 beep_dev.c 程序：

 1 #include<linux/module.h>
 2 #include<linux/init.h>
 3 #include<linux/types.h>
 4 #include<linux/fs.h>
 5 #include<asm/system.h>
 6 #include<linux/device.h>
 7 #include<linux/platform_device.h>
 8 
 9 #define DRIVER_NAME "beep_dev"
10 #define DEVICE_NAME "beep_dev"
11 #define IORESOURCE_IOMUX_BASE       0x00000200
12 #define IORESOURCE_GPIO1_BASE       0x00000400
13 #define IORESOURCE_BEEP_BIT         0x00000800
14 
15 
16 /* 定义资源结构体 */
17 static struct resource beep_resource[] = {
18     [0] =     {
19         .start     = 0x43FAC000,//IOMUX基地址
20         .end     = 0x43FAC000 + 0xFFF,
21         .flags = IORESOURCE_IOMUX_BASE,
22     },
23     [1] =     {
24         .start     = 0x53FCC000,//GPIO1基地址
25         .end     = 0x53FCC000 + 0xFFF,
26         .flags = IORESOURCE_GPIO1_BASE,
27     },
28     [2] = {
29         .start = 26,        //beep为GPIO1_26
30         .end = 26,
31         .flags = IORESOURCE_BEEP_BIT,
32     },
33 };
34 
35 static void beep_release(struct device *dev){
36 
37 }
38 
39 /*分配/设置/注册一个platform_device 结构体*/
40 static struct platform_device beep_dev = {
41     .name             = DEVICE_NAME,
42     .id                  = -1,
43     .num_resources     = ARRAY_SIZE(beep_resource),
44     .resource         = beep_resource,
45     .dev             = {
46         .release = beep_release,        
47     },
48 };
49 
50 //入口函数
51 static int beep_dev_init(void){
52         //注册一个平台设备
53     platform_device_register(&beep_dev);
54     return 0;
55 }
56 
57 //出口函数
58 static void beep_dev_exit(void){
59     platform_device_unregister(&beep_dev);
60 }
61 
62 module_init(beep_dev_init);
63 module_exit(beep_dev_exit);
64 
65 MODULE_AUTHOR("Lover雪儿");
66 MODULE_VERSION("0.1.0");
67 MODULE_LICENSE("GPL");

beep_dev.c

 

附 驱动 beep_drv.c 程序：

  1 #include<linux/module.h>
  2 #include<linux/init.h>
  3 #include<linux/types.h>
  4 #include<linux/fs.h>
  5 #include<asm/system.h>
  6 #include<linux/platform_device.h>
  7 #include<linux/io.h>
  8 #include<linux/device.h>
  9 #include<linux/uaccess.h>
 10 
 11 #define DRIVER_NAME "beep_dev"
 12 #define DEVICE_NAME "beep_dev"
 13 
 14 #define IORESOURCE_IOMUX_BASE        0x00000200
 15 #define IORESOURCE_GPIO1_BASE        0x00000400
 16 #define IORESOURCE_BEEP_BIT            0x00000800
 17 
 18 static int major;        //主设备号
 19 static struct class *beep_class;//创建类，在类下面创建设备
 20 //定义寄存器
 21 static unsigned long base_iomux;      //iomux基址 0X 43FA C000 -  0X 43FA FFFF
 22 static unsigned long base_gpio1;    //gpio3      0X 53FC C000 -  0X 53FC FFFF
 23 #define MUX_CTL      (*(volatile unsigned long *)(base_iomux + 0x011c))// MUX_CTL模式选择  配置寄存器
 24 #define PAD_CTL      (*(volatile unsigned long *)(base_iomux + 0x0314))// PAD_CTL GPIO常用功能设置
 25 #define DR_GPIO1     (*(volatile unsigned long *)(base_gpio1 + 0x0000))// GPIO DR   数据寄存器  DR
 26 #define GDIR_GPIO1     (*(volatile unsigned long *)(base_gpio1 + 0x0004))// GPIO GDIR 方向控制寄存器  GDIR
 27 static int beep_pin;//引脚的偏移
 28 
 29 
 30 static int beep_open(struct inode *inode, struct file *file)
 31 {
 32     printk("<0>function open!\n\n");
 33     //引脚配置
 34     //MUX_CTL
 35     MUX_CTL &= ~(0x07 << 0);    
 36     MUX_CTL |= (0X05 << 0);    //设置为ALT5  GPIO1_26 BEEP
 37     //PAD_CTL
 38     PAD_CTL &= ~(0x01<<13 | 0x01<<3 | 0x03<<1 | 0x01<<0);   //1.8v 不需要上拉下拉  CMOS输出 slew rate
 39     //GDIR_GPIO1    配置为输出模式
 40     GDIR_GPIO1 &= ~(0x01 << beep_pin);    
 41     GDIR_GPIO1 |= (0x01 << beep_pin);    //配置为输出模式    
 42 
 43     //DR_GPIO1        配置为输出0 点亮ERR_LED
 44     DR_GPIO1 &= ~(0x01 << beep_pin);        //将GPIO1_26清零
 45 
 46     return 0;
 47 }
 48 static ssize_t beep_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
 49 {
 50     int val;
 51     printk("<0>function write!\n\n");
 52     if(copy_from_user(&val,buf,count))
 53         printk("<0>copy_from_user error!\n");        
 54     if(val == 1){    //响蜂鸣器
 55         DR_GPIO1 |= (0x01 << beep_pin);        //将GPIO1_26置1
 56     }else{            //停蜂鸣器
 57         DR_GPIO1 &= ~(0x01 << beep_pin);        //将GPIO1_26清零
 58     }
 59     return count;
 60 }
 61 
 62 //构造file_operation结构体
 63 static struct file_operations beep_fops = {
 64     .owner    = THIS_MODULE,    /*宏*/
 65     .open    = beep_open,
 66     .write    = beep_write,
 67 };
 68 
 69 
 70 
 71 //探测函数
 72 static int beep_probe(struct platform_device *pdev){
 73     struct resource *res;
 74     printk("<0> beep_probe,found beep\n\n");
 75     /* 根据platform的资源进行ioremap */
 76     //获取资源 IOMUX 的地址
 77     res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_IOMUX_BASE,0);
 78     //映射IOMUX的内存地址
 79     base_iomux = (unsigned long)ioremap(res->start,res->end - res->start);
 80     
 81     //获取资源 GPIO1 的地址
 82     res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_GPIO1_BASE,0);
 83     //映射GP1IO1的内存地址
 84     base_gpio1 = (unsigned long)ioremap(res->start,res->end - res->start);
 85     
 86     //获取资源 LED灯 的偏移地址
 87     res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_BEEP_BIT,0);
 88     beep_pin = res->start;
 89     
 90 
 91     /* 注册字符设备驱动程序 */
 92     major = register_chrdev(0,DEVICE_NAME,&beep_fops);
 93     //创建类，然后再类下面创建设备节点
 94     beep_class = class_create(THIS_MODULE,DEVICE_NAME);
 95     device_create(beep_class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,DEVICE_NAME);//dev/beep_dev
 96 
 97     return 0;
 98 }
 99 
100 static int beep_remove(struct platform_device *pdev){
101     printk("<0> beep_remove, remove beep\n\n");
102     //删除类
103     device_destroy(beep_class,MKDEV(major,0));
104     class_destroy(beep_class);
105     /* 卸载字符设备驱动程序 */
106     unregister_chrdev(major,DEVICE_NAME);    /* iounmap */
107     //解除地址映射
108     iounmap((void __iomem *)base_iomux);
109     iounmap((void __iomem *)base_gpio1);
110     return 0;
111 }
112 
113 //定义一个平台驱动结构体
114 struct platform_driver beep_drv = {
115     .probe = beep_probe,
116     .remove = beep_remove,
117     .driver = {
118         .name = DRIVER_NAME,
119     }
120 };
121 
122 
123 static int beep_drv_init(void){
124     platform_driver_register(&beep_drv);
125     return 0;
126 }
127 
128 static void beep_drv_exit(void){
129     platform_driver_unregister(&beep_drv);
130 }
131 
132 module_init(beep_drv_init);
133 module_exit(beep_drv_exit);
134 
135 MODULE_AUTHOR("Lover雪儿");
136 MODULE_VERSION("0.1.0");
137 MODULE_LICENSE("GPL");

beep_drv.c

 

附 应用程序 beep_test.c 程序：

 1 #include <sys/types.h>
 2 #include <sys/stat.h>
 3 #include <fcntl.h>
 4 #include <stdio.h>
 5 
 6 /* beep_test on
 7  * beep_test off
 8  */
 9 int main(int argc, char **argv)
10 {
11     int fd;
12     int i = 0;
13     int val = 1;
14     fd = open("/dev/beep_dev", O_RDWR);
15     if (fd < 0){
16         printf("can't open!\n");
17     }
18     if (argc != 2){
19         printf("Usage :\n");
20         printf("%s <on|off|on_off>\n", argv[0]);
21         return 0;
22     }
23     if (strcmp(argv[1], "on") == 0){
24         val  = 1;
25         write(fd, &val, 4);
26     }else if (strcmp(argv[1], "off") == 0){
27         val = 0;
28         write(fd, &val, 4);
29     }else{
30         i=5;
31         while(i--){
32             val = 0;
33             write(fd, &val, 4);
34             val  = 1;
35             write(fd, &val, 4);
36         }
37         val = 0;
38         write(fd, &val, 4);
39     }
40     return 0;
41 }

beep_test.c