I.MX6ULL ARM驱动开发---设备树下的platfrom设备驱动

引言

  最新的 Linux 内核已经支持了设备树,因此在设备树下如何编写 platform 驱动就显得尤为重要,本章我们就来学习一下如何在设备树下编写 platform 驱动。

一、设备树下的 platform 驱动

  platform 驱动框架分为总线、设备和驱动,其中总线不需要我们这些驱动程序员去管理,这个是 Linux 内核提供的,我们在编写驱动的时候只要关注于设备和驱动的具体实现即可。在没有设备树的 Linux 内核下,我们需要分别编写并注册 platform_device 和 platform_driver,分别代表设备和驱动。

  在使用设备树的时候,设备的描述被放到了设备树中,因此 platform_device 就不需要我们去编写了,我们只需要实现 platform_driver 即可。在编写基于设备树的 platform 驱动的时候我们需要注意一下几点:

1、在设备树中创建设备节点

  毫无疑问,肯定要先在设备树中创建设备节点来描述设备信息,重点是要设置好 compatible属性的值,因为 platform 总线需要通过设备节点的 compatible 属性值来匹配驱动!这点要切记。比如,我们可以编写如下所示的设备节点来描述我们本章实验要用到的 LED 这个设备:

gpioled { 
	#address-cells = <1>;
	#size-cells = <1>;
	compatible = "atkalpha-gpioled"; 
	pinctrl-names = "default"; 
	pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
	led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
	status = "okay"; 
};

  compatible 属性值为“atkalpha-gpioled”,因此一会在编写 platform驱动的时候 of_match_table 属性表中要有“atkalpha-gpioled”。

2、编写 platform 驱动的时候要注意兼容属性

  在使用设备树的时候 platform 驱动会通过 of_match_table 来保存兼容性值,也就是表明此驱动兼容哪些设备。所以,of_match_table 将会尤为重要,比如本例程的 platform 驱动中 platform_driver 就可以按照如下所示设置:

static const struct of_device_id leds_of_match[] = { 
{ .compatible = "atkalpha-gpioled" }, /* 兼容属性 */
{ /* Sentinel */ }
};

MODULE_DEVICE_TABLE(of, leds_of_match);

static struct platform_driver leds_platform_driver = { 
	.driver = {
		.name = "imx6ul-led",
		.of_match_table = leds_of_match,
	},
	.probe = leds_probe,
	.remove = leds_remove,
};

3、编写 platform 驱动

  基于设备树的 platform 驱动和上一章无设备树的 platform 驱动基本一样,都是当驱动和设备匹配成功以后就会执行 probe 函数。我们需要在 probe 函数里面执行字符设备驱动那一套,当注销驱动模块的时候 remove 函数就会执行,都是大同小异的。

二、程序编写

1、platform 驱动程序编写

编写 leddriver.c 这个 platform 驱动文件,在 leddriver.c 里面输入如下内容:

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define LEDDEV_CNT		1				/* 设备号长度 	*/
#define LEDDEV_NAME		"dtsplatled"	/* 设备名字 	*/
#define LEDOFF 			0
#define LEDON 			1

/* leddev设备结构体 */
struct leddev_dev{
	dev_t devid;				/* 设备号	*/
	struct cdev cdev;			/* cdev		*/
	struct class *class;		/* 类 		*/
	struct device *device;		/* 设备		*/
	int major;					/* 主设备号	*/	
	struct device_node *node;	/* LED设备节点 */
	int led0;					/* LED灯GPIO标号 */
};

struct leddev_dev leddev; 		/* led设备 */

/*
 * @description		: LED打开/关闭
 * @param - sta 	: LEDON(0) 打开LED,LEDOFF(1) 关闭LED
 * @return 			: 无
 */
void led0_switch(u8 sta)
{
	if (sta == LEDON )
		gpio_set_value(leddev.led0, 0);
	else if (sta == LEDOFF)
		gpio_set_value(leddev.led0, 1);	
}

/*
 * @description		: 打开设备
 * @param - inode 	: 传递给驱动的inode
 * @param - filp 	: 设备文件,file结构体有个叫做private_data的成员变量
 * 					  一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	filp->private_data = &leddev; /* 设置私有数据  */
	return 0;
}

/*
 * @description		: 向设备写数据 
 * @param - filp 	: 设备文件,表示打开的文件描述符
 * @param - buf 	: 要写给设备写入的数据
 * @param - cnt 	: 要写入的数据长度
 * @param - offt 	: 相对于文件首地址的偏移
 * @return 			: 写入的字节数,如果为负值,表示写入失败
 */
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	int retvalue;
	unsigned char databuf[2];
	unsigned char ledstat;

	retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
	if(retvalue < 0) {

		printk("kernel write failed!\r\n");
		return -EFAULT;
	}
	
	ledstat = databuf[0];
	if (ledstat == LEDON) {
		led0_switch(LEDON);
	} else if (ledstat == LEDOFF) {
		led0_switch(LEDOFF);
	}
	return 0;
}

/* 设备操作函数 */
static struct file_operations led_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = led_open,
	.write = led_write,
};

/*
 * @description		: flatform驱动的probe函数,当驱动与
 * 					  设备匹配以后此函数就会执行
 * @param - dev 	: platform设备
 * @return 			: 0,成功;其他负值,失败
 */
static int led_probe(struct platform_device *dev)
{	
	printk("led driver and device was matched!\r\n");
	/* 1、设置设备号 */
	if (leddev.major) {
		leddev.devid = MKDEV(leddev.major, 0);
		register_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT, LEDDEV_NAME);
	} else {
		alloc_chrdev_region(&leddev.devid, 0, LEDDEV_CNT, LEDDEV_NAME);
		leddev.major = MAJOR(leddev.devid);
	}

	/* 2、注册设备      */
	cdev_init(&leddev.cdev, &led_fops);
	cdev_add(&leddev.cdev, leddev.devid, LEDDEV_CNT);

	/* 3、创建类      */
	leddev.class = class_create(THIS_MODULE, LEDDEV_NAME);
	if (IS_ERR(leddev.class)) {
		return PTR_ERR(leddev.class);
	}

	/* 4、创建设备 */
	leddev.device = device_create(leddev.class, NULL, leddev.devid, NULL, LEDDEV_NAME);
	if (IS_ERR(leddev.device)) {
		return PTR_ERR(leddev.device);
	}

	/* 5、初始化IO */	
	leddev.node = of_find_node_by_path("/gpioled");
	if (leddev.node == NULL){
		printk("gpioled node nost find!\r\n");
		return -EINVAL;
	} 
	
	leddev.led0 = of_get_named_gpio(leddev.node, "led-gpio", 0);
	if (leddev.led0 < 0) {
		printk("can't get led-gpio\r\n");
		return -EINVAL;
	}

	gpio_request(leddev.led0, "led0");
	gpio_direction_output(leddev.led0, 1); /* led0 IO设置为输出,默认高电平	*/
	return 0;
}

/*
 * @description		: platform驱动的remove函数,移除platform驱动的时候此函数会执行
 * @param - dev 	: platform设备
 * @return 			: 0,成功;其他负值,失败
 */
static int led_remove(struct platform_device *dev)
{
	gpio_set_value(leddev.led0, 1); 	/* 卸载驱动的时候关闭LED */
	gpio_free(leddev.led0);				/* 释放IO 			*/

	cdev_del(&leddev.cdev);				/*  删除cdev */
	unregister_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT); /* 注销设备号 */
	device_destroy(leddev.class, leddev.devid);
	class_destroy(leddev.class);
	return 0;
}

/* 匹配列表 */
static const struct of_device_id led_of_match[] = {
	{ .compatible = "atkalpha-gpioled" },
	{ /* Sentinel */ }
};

/* platform驱动结构体 */
static struct platform_driver led_driver = {
	.driver		= {
		.name	= "imx6ul-led",			/* 驱动名字,用于和设备匹配 */
		.of_match_table	= led_of_match, /* 设备树匹配表 		 */
	},
	.probe		= led_probe,
	.remove		= led_remove,
};
		
/*
 * @description	: 驱动模块加载函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static int __init leddriver_init(void)
{
	return platform_driver_register(&led_driver);
}

/*
 * @description	: 驱动模块卸载函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static void __exit leddriver_exit(void)
{
	platform_driver_unregister(&led_driver);
}

module_init(leddriver_init);
module_exit(leddriver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

2、测试 APP 编写

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"

#define LEDOFF 	0
#define LEDON 	1

/*
 * @description		: main主程序
 * @param - argc 	: argv数组元素个数
 * @param - argv 	: 具体参数
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd, retvalue;
	char *filename;
	unsigned char databuf[2];
	
	if(argc != 3){
		printf("Error Usage!\r\n");
		return -1;
	}

	filename = argv[1];

	/* 打开led驱动 */
	fd = open(filename, O_RDWR);
	if(fd < 0){
		printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
		return -1;
	}
	
	databuf[0] = atoi(argv[2]);	/* 要执行的操作:打开或关闭 */
	retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
	if(retvalue < 0){
		printf("LED Control Failed!\r\n");
		close(fd);
		return -1;
	}

	retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */
	if(retvalue < 0){
		printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
		return -1;
	}
	return 0;
}

3、Makefile

KERNELDIR := /home/sh/Desktop/MUL/zimage
CURRENT_PATH := $(shell pwd)

obj-m := leddriver.o

ARCH=arm
CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

build: kernel_modules

kernel_modules:
	$(MAKE) -j32 -C $(KERNELDIR) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
	$(MAKE) -j32 -C $(KERNELDIR) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) M=$(CURRENT_PATH) clean

三、运行测试

输入如下命令加载 leddriver.ko 驱动模块:

insmod leddriver.ko //加载驱动

驱动模块加载成功以后 platform 总线就会进行匹配,当驱动和设备匹配成功后,就会输出如下图所示一行语句:

在这里插入图片描述

在/sys/bus/platform/drivers/目录下,存在一个名字“imx6ul-led”的文件。

在这里插入图片描述

在/sys/bus/platform/devices/目录下,存在一个名字“gpioled”的文件,也就是设备树中 gpioled 这个节点。

在这里插入图片描述

驱动和设备匹配成功以后就可以测试 LED 灯驱动了,输入如下命令打开 LED 灯:

/ledApp /dev/dtsplatled 1 //打开 LED 灯

在输入如下命令关闭 LED 灯:

./ledApp /dev/dtsplatled 0 //关闭 LED 灯

观察一下 LED 灯能否打开和关闭,如果可以的话就说明驱动工作正常,如果要卸载驱动的话输入如下命令即可:

rmmod leddriver.ko

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