嵌入式Linux设备驱动程序开发指南9（平台设备驱动）——读书笔记
平台设备驱动
- 九、平台设备驱动
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- 9.1 平台设备驱动概述
- 9.2 GPIO驱动
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- 9.2.1 简介
- 9.2.2 硬件名称
- 9.2.3 引脚控制器
- 9.2.4 引脚控制子系统
- 9.2.5 GPIO控制器驱动
- 9.3 RGB LED平台设备模块
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- 9.3.1 简介
- 9.3.2 设备树
- 9.3.3 ledRGB代码分析：
- 9.3.4 RGBled全部代码
九、平台设备驱动
9.1 平台设备驱动概述
在嵌入式系统中，设备通常并不通过总线连接，将字符设备转为平台设备。在Linux系统中有一类特殊总线被构建被称为平台总线，平台设备驱动是被静态枚举的，而非动态发现。
驱动定义了platform_driver数据结构使用举例：
/* Define platform driver structure */
static struct platform_driver my_platform_driver = {
.probe = my_probe,
.remove = my_remove,
.driver = {
.name = "hellokeys",
.of_match_table = my_of_ids,
.owner = THIS_MODULE,
}
};
...
platform_driver_register(&my_platform_driver)
修改设备树，目录如下：
/arch.arn.boot/dts/
添加内容如下：
hellkeys{
compatible = "arrow, hellokeys";
};
hellokeys_sam.c平台设备代码：
定义了字符设备驱动、杂项字符设备驱动、平台设备驱动：
#include 测试调试：
insmod hellkey_imx.ko
find /sys -name "hellokeys"
ls -l /sys/bus/platform/drivers/hellokeys
ls -l /sys/module/hellykeys_imx/drivers
ls -l /sys/class/misc
ls -l /dev
rmmod hellkey_imx.ko
9.2 GPIO驱动
9.2.1 简介
在开发驱动时候，需要操作不同硬件，需要使用处理器外设寄存器，参考的文档有：
1、Applications Processor Reference Manial
2、SAMA5D2 Series Datasheet
3、Xplained Ultra User Guide
4、硬件原理图
9.2.2 硬件名称
焊点 ：印在电路板上的裸片的特定表面，如D12焊点；
引脚复用 ：单个引脚在内部进行复杂配置实现不同的功能；
逻辑/规范名称 ：通常对应于焊点的首要功能；
网络标号 ：描述功能线的实际用途；
9.2.3 引脚控制器
参阅datasheet.
9.2.4 引脚控制子系统
实现在driver/pinctl中，如pinctl-imx7d.c
设备树提供引脚、节点配置，pinctl驱动（/drivers/pinctl-imx.c）列出引脚和引脚组、配置引脚，gpio驱动实现gpiochip（driver/gpio）和irq_gpio（kernel/irq），pinctl子系统核心（请求引脚服用设备驱动）。
解析设备树的函数：
imx_pinctl_probe_dt()
引脚复用文件：
drivers/pinctl/pinmux.c
9.2.5 GPIO控制器驱动
GPIO控制器最主要数据结构是gpiochip，定义在：
include/linux/gpio/driver.h
GPIO控制器还提供了中断，头文件如下：
#include GPIO中断芯片通常分类：
1、链式GPIO中断芯片
chained_irq_enter()
generic_handle_irq()
chained_irq_exit()
2、通用链式GPIO中断芯片
generic_handle_irq()
3、嵌套的线程化GPIO中断芯片
片外GPIO扩展，
handle_nested_irq()
使用GPIO：
gpio_direction_input()
gpio_direction_output()
gpio_get_value()
gpio_set_value()
gpio_to_irq() //获取给定的GPIO对应的Linux IO号。
内核态与用户态交换数据：
当进程执行系统调用时，内核将在调用者的进程上下文中执行；
当内核响应中断时，内核中断处理程序将异步运行在中断上下文。
1、单变量访问
get_user() //kernel -> app
put_user() //app -> kernel
2、数组访问
copy_to_user() //kernel -> app
copy_from_user() //app -> kernel
内存IO映射
外围设备的控制是通过操作其寄存器实现，设备具有多个寄存器，通过内存地址空间(MMIO)或者I/O地址空间(PIO)的连续地址来访问这些设备寄存器。
Linux驱动程序无法直接访问物理I/O地址，而是需要MMU映射。
将I/O内存映射到虚拟内存方法：
ioremap()
iounmap()
或
#include 物理地址即外设寄存器地址，要映射到虚拟地址，SAMA5D2地址映射，如下图：
9.3 RGB LED平台设备模块
9.3.1 简介
通过控制几个LED灯，将多个Soc外设寄存器地址从物理地址映射到虚拟机地址，并且使用杂项框架为每个LED创建字符设备（misc），通过write和read来调用控制LED在内核态和用户态之间的数据交换。
SAMA5D2处理器有四组I/O，分别是PA\PB\PC\PD，PIO每条I/O线均具有常见的GPIO操作功能，如配置IO输入输出，配置上下拉，输入模式的触发模式，
9.3.2 设备树
/*
* at91-sama5d2_xplained_common.dtsi - Device Tree file for SAMA5D2 Xplained board
*
* Copyright (C) 2016 Atmel,
* 2016 Nicolas Ferre <[email protected]>
* 2016 Ludovic.Desroches <[email protected]>
*
* This file is dual-licensed: you can use it either under the terms
* of the GPL or the X11 license, at your option. Note that this dual
* licensing only applies to this file, and not this project as a
* whole.
*
#include "sama5d2.dtsi"
//#include "at91-sama5d2_xplained_ov7670.dtsi"
#include "sama5d2-pinfunc.h"
#include 9.3.3 ledRGB代码分析：
驱动包含的头文件：
#include 定义寄存器掩码：
/* Declare masks to configure the different registers */
#define PIO_PB0_MASK (1 << 0) /* blue */
#define PIO_PB5_MASK (1 << 5) /* green */
#define PIO_PB6_MASK (1 << 6) /* red */
#define PIO_CFGR1_MASK (1 << 8) /* masked bits direction (output), no PUEN, no PDEN */
#define PIO_MASK_ALL_LEDS (PIO_PB0_MASK | PIO_PB5_MASK | PIO_PB6_MASK)
定义物理寄存器地址：
/* Declare physical addresses */
static int PIO_SODR1 = 0xFC038050;
static int PIO_CODR1 = 0xFC038054;
static int PIO_MSKR1 = 0xFC038040;
static int PIO_CFGR1 = 0xFC038044;
申明devm_iomem指针，用于存放devm_ioremap()返回的虚拟地址。
定义私有数据结构：
保存每个设备特定信息
/* declare a private structure */
struct led_dev
{
struct miscdevice led_misc_device; /* assign device for each led */
u32 led_mask; /* different mask if led is R,G or B */
const char *led_name; /* assigned value cannot be modified */
char led_value[8];
};
file_operation:
static const struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = led_read,
.write = led_write,
};
misc杂项定义：
led_device->led_misc_device.fops = &led_fops;
led_write：
iowrite32()写寄存器。
static ssize_t led_write(struct file *file, const char __user *buff,
size_t count, loff_t *ppos)
{
const char *led_on = "on";
const char *led_off = "off";
struct led_dev *led_device;
pr_info("led_write() is called.\n");
led_device = container_of(file->private_data,
struct led_dev, led_misc_device);
/*
* terminal echo add \n character.
* led_device->led_value = "on\n" or "off\n after copy_from_user"
* count = 3 for "on\n" and 4 for "off\n"
*/
if(copy_from_user(led_device->led_value, buff, count)) {
pr_info("Bad copied value\n");
return -EFAULT;
}
/*
* Replace \n for \0 in led_device->led_value
* char array to create a char string
*/
led_device->led_value[count-1] = '\0';
pr_info("This message is received from User Space: %s\n",
led_device->led_value);
/* compare strings to switch on/off the LED */
if(!strcmp(led_device->led_value, led_on)) {
iowrite32(led_device->led_mask, PIO_CODR1_W);
}
else if (!strcmp(led_device->led_value, led_off)) {
iowrite32(led_device->led_mask, PIO_SODR1_W);
}
else {
pr_info("Bad value\n");
return -EINVAL;
}
pr_info("led_write() is exit.\n");
return count;
}
申明与设备树匹配的compatible：
static const struct of_device_id my_of_ids[] = {
{ .compatible = "arrow,RGBleds"},
{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, my_of_ids);
static struct platform_driver led_platform_driver = {
.probe = led_probe,
.remove = led_remove,
.driver = {
.name = "RGBleds",
.of_match_table = my_of_ids,
.owner = THIS_MODULE,
}
};
9.3.4 RGBled全部代码
#include 测试调试：
insmod ledRGB_sam_platform.ko
ls /dev/led*
echo on > /dev/ledblue
echo on > /dev/ledred
echo on > /dev/ledgreen
echo off > /dev/ledgreen
cat /dev/ledred
rmmod ledRGB_sam_platform.ko
感谢阅读，祝君成功！
-by aiziyou