<Linux开发>驱动开发 -之-platform 驱动
交叉编译环境搭建:
<Linux开发> linux开发工具-之-交叉编译环境搭建
uboot移植可参考以下:
<Linux开发> -之-系统移植 uboot移植过程详细记录(第一部分)
<Linux开发> -之-系统移植 uboot移植过程详细记录(第二部分)
<Linux开发> -之-系统移植 uboot移植过程详细记录(第三部分)(uboot移植完结)
Linux内核及设备树移植可参考以下:
<Linux开发>系统移植 -之- linux内核移植过程详细记录(第一部分)
<Linux开发>系统移植 -之- linux内核移植过程详细记录(第二部分完结)
Linux文件系统构建移植参考以下:
<Linux开发>系统移植 -之- linux构建BusyBox根文件系统及移植过程详细记录
<Linux开发>系统移植 -之-使用buildroot构建BusyBox根文件系统
Linux驱动开发参考以下:
<Linux开发>驱动开发 -之-pinctrl子系统
<Linux开发>驱动开发 -之-gpio子系统
<Linux开发>驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的LED驱动
<Linux开发>驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的beep驱动
<Linux开发>驱动开发 -之-资源的并发与竞争处理
<Linux开发>驱动开发 -之-内核定时器与中断
<Linux开发>驱动开发 -之-阻塞、非阻塞IO和异步通知
在前面几篇文章讲解分析编写的设备驱动是相对简单,都是对 IO进行最简单的读写操作。那么如果像I2C、SPI、LCD 等,这类比较复杂外设的驱动就不能这么去写了,如果每一个I2C芯片都单独写一个I2C驱动对应IO的话,这样内核代码会很累赘,所以Linux 系统要考虑到驱动的可重用性,因此提出了驱动的分离与分层这样的软件思路,在这个思路下诞生了platform 设备驱动,也叫做平台设备驱动。本文主要分析一下 Linux 下的驱动分离与分层,以及 platform 框架下的设备驱动该如何编写。
对于 Linux 这样一个成熟、庞大、复杂的操作系统,代码的重用性非常重要,否则的话就会在 Linux 内核中存在大量无意义的重复代码。尤其是驱动程序,因为驱动程序占用了 Linux内核代码量的大头,如果不对驱动程序加以管理,任由重复的代码肆意增加,那么用不了多久Linux 内核的文件数量就庞大到无法接受的地步。
假如现在有三个平台 A、B 和 C,这三个平台(这里的平台说的是 SOC)上都有 MPU6050 这个 I2C接口的六轴传感器,如果按照写裸机 I2C 驱动的思路,每个平台都有一个 MPU6050的驱动,因此编写出来的最简单的驱动框架如下图所示:
从上图可以看出,每种平台下都有一个主机驱动和设备驱动,主机驱动肯定是必须要的,毕竟不同的平台其 I2C 控制器不同。但是右侧的设备驱动就没必要每个平台都写一个,因为不管对于那个 SOC 来说,MPU6050 都是一样,通过 I2C 接口读写数据就行了,只需要一个 MPU6050 的驱动程序即可。
如果再来几个 I2C 设备,比如AT24C02、FT5206(电容触摸屏)等,如果按照上图中的写法,那么设备端的驱动将会重复的编写好几次。显然在 Linux 驱动程序中这种写法是不推荐的,最好的做法就是每个平台的 I2C 控制器都提供一个统一的接口(也叫做主机驱动),每个设备的话也只提供一个驱动程序(设备驱动),每个设备通过统一的 I2C接口驱动来访问,这样就可以大大简化驱动文件,比如上图中三种平台下的 MPU6050 驱动框架就可以简化为下图所示:
实际的 I2C 驱动设备肯定有很多种,不止 MPU6050 这一个,那么实际的驱动架构如下图所示:
这个就是驱动的分隔,也就是将主机驱动和设备驱动分隔开来,比如 I2C、SPI 等等都会采用驱动分隔的方式来简化驱动的开发。在实际的驱动开发中,一般 I2C 主机控制器驱动已经由半导体厂家编写好了,而设备驱动一般也由设备器件的厂家编写好了,我们只需要提供设备信息即可,比如 I2C 设备的话提供设备连接到了哪个 I2C 接口上,I2C 的速度是多少等等。相当于将设备信息从设备驱动中剥离开来,驱动使用标准方法去获取到设备信息(比如从设备树中获取到设备信息),然后根据获取到的设备信息来初始化设备。 这样就相当于驱动只负责驱动,设备只负责设备,想办法将两者进行匹配即可。这个就是 Linux 中的总线(bus)、驱动(driver)和设备(device)模型,也就是常说的驱动分离。总线就是驱动和设备信息的月老,负责给两者牵线搭桥,如下图所示:
当我们向系统注册一个驱动的时候,总线就会在右侧的设备中查找,看看有没有与之匹配的设备,如果有的话就将两者联系起来。同样的,当向系统中注册一个设备的时候,总线就会在左侧的驱动中查找看有没有与之匹配的设备,有的话也联系起来。Linux 内核中大量的驱动程序都采用总线、驱动和设备模式,我们一会要重点讲解的 platform 驱动就是这一思想下的产物。
上一小节讲了驱动的分隔与分离,本节我们来简单看一下驱动的分层,大家应该听说过网络的 7 层模型,不同的层负责不同的内容。同样的,Linux 下的驱动往往也是分层的,分层的目的也是为了在不同的层处理不同的内容。以其他书籍或者资料常常使用到的input(输入子系统)为例,简单介绍一下驱动的分层。input 子系统负责管理所有跟输入有关的驱动,包括键盘、鼠标、触摸等,最底层的就是设备原始驱动,负责获取输入设备的原始值,获取到的输入事件上报给 input 核心层。input 核心层会处理各种 IO 模型,并且提供 file_operations 操作集合。我们在编写输入设备驱动的时候只需要处理好输入事件的上报即可,至于如何处理这些上报的输入事件那是上层去考虑的,我们不用管。可以看出借助分层模型可以极大的简化我们的驱动编写,对于驱动编写来说非常的友好。
前面我们讲了设备驱动的分离,并且引出了总线(bus)、驱动(driver)和设备(device)模型,比如 I2C、SPI、USB 等总线。但是在 SOC 中有些外设是没有总线这个概念的,但是又要使用总线、驱动和设备模型该怎么办呢?为了解决此问题,Linux 提出了 platform 这个虚拟总线,相应
的就有 platform_driver 和 platform_device。
Linux系统内核使用bus_type 结构体表示总线,bus_type 结构体内容如下:
路径:include\linux\device.h
/**
* struct bus_type - The bus type of the device
*
* @name: The name of the bus.
* @dev_name: Used for subsystems to enumerate devices like ("foo%u", dev->id).
* @dev_root: Default device to use as the parent.
* @dev_attrs: Default attributes of the devices on the bus.
* @bus_groups: Default attributes of the bus.
* @dev_groups: Default attributes of the devices on the bus.
* @drv_groups: Default attributes of the device drivers on the bus.
* @match: Called, perhaps multiple times, whenever a new device or driver
* is added for this bus. It should return a nonzero value if the
* given device can be handled by the given driver.
* @uevent: Called when a device is added, removed, or a few other things
* that generate uevents to add the environment variables.
* @probe: Called when a new device or driver add to this bus, and callback
* the specific driver's probe to initial the matched device.
* @remove: Called when a device removed from this bus.
* @shutdown: Called at shut-down time to quiesce the device.
*
* @online: Called to put the device back online (after offlining it).
* @offline: Called to put the device offline for hot-removal. May fail.
*
* @suspend: Called when a device on this bus wants to go to sleep mode.
* @resume: Called to bring a device on this bus out of sleep mode.
* @pm: Power management operations of this bus, callback the specific
* device driver's pm-ops.
* @iommu_ops: IOMMU specific operations for this bus, used to attach IOMMU
* driver implementations to a bus and allow the driver to do
* bus-specific setup
* @p: The private data of the driver core, only the driver core can
* touch this.
* @lock_key: Lock class key for use by the lock validator
*
* A bus is a channel between the processor and one or more devices. For the
* purposes of the device model, all devices are connected via a bus, even if
* it is an internal, virtual, "platform" bus. Buses can plug into each other.
* A USB controller is usually a PCI device, for example. The device model
* represents the actual connections between buses and the devices they control.
* A bus is represented by the bus_type structure. It contains the name, the
* default attributes, the bus' methods, PM operations, and the driver core's
* private data.
*/
struct bus_type {
const char *name; /* 总线名字 */
const char *dev_name;
struct device *dev_root;
struct device_attribute *dev_attrs; /* use dev_groups instead */
const struct attribute_group **bus_groups; /* 总线属性 */
const struct attribute_group **dev_groups; /* 设备属性 */
const struct attribute_group **drv_groups; /* 驱动属性 */
int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);
int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);
int (*probe)(struct device *dev);
int (*remove)(struct device *dev);
void (*shutdown)(struct device *dev);
int (*online)(struct device *dev);
int (*offline)(struct device *dev);
int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);
int (*resume)(struct device *dev);
const struct dev_pm_ops *pm;
const struct iommu_ops *iommu_ops;
struct subsys_private *p;
struct lock_class_key lock_key;
};
第 55行,match 函数,此函数很重要,单词 match 的意思就是“匹配、相配”,因此此函数就是完成设备和驱动之间匹配的,总线就是使用 match 函数来根据注册的设备来查找对应的驱动,或者根据注册的驱动来查找相应的设备,因此每一条总线都必须实现此函数。match 函数有两个参数:dev 和 drv,这两个参数分别为 device 和 device_driver 类型,也就是设备和驱动。
platform 总线是 bus_type 的一个具体实例,platform 总线定义如下:
路径:drivers\base\platform.c
struct bus_type platform_bus_type = {
.name = "platform",
.dev_groups = platform_dev_groups,
.match = platform_match,
.uevent = platform_uevent,
.pm = &platform_dev_pm_ops,
};
platform_bus_type 就是 platform 平台总线,其中 platform_match 就是匹配函数。我们来看一下驱动和设备是如何匹配的,platform_match 函数定义在文件 drivers/base/platform.c 中,函数内容如下所示:
路径:drivers\base\platform.c
/**
* platform_match - bind platform device to platform driver.
* @dev: device.
* @drv: driver.
*
* Platform device IDs are assumed to be encoded like this:
* "", where is a short description of the type of
* device, like "pci" or "floppy", and is the enumerated
* instance of the device, like '0' or '42'. Driver IDs are simply
* "". So, extract the from the platform_device structure,
* and compare it against the name of the driver. Return whether they match
* or not.
*/
static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);
/* When driver_override is set, only bind to the matching driver */
/*设置driver_override时,仅绑定到匹配的驱动程序*/
if (pdev->driver_override)
return !strcmp(pdev->driver_override, drv->name);
/* Attempt an OF style match first */
/*先尝试OF风格的匹配*/
if (of_driver_match_device(dev, drv))
return 1;
/* Then try ACPI style match */
/*然后试试ACPI风格的搭配*/
if (acpi_driver_match_device(dev, drv))
return 1;
/* Then try to match against the id table */
/*然后尝试与id表匹配*/
if (pdrv->id_table)
return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev) != NULL;
/* fall-back to driver name match */
return (strcmp(pdev->name, drv->name) == 0);
}
第 23~24行,这个属性平常工作中基本上碰不到,因为大体拥有这种属性的devicec大体不是由设备树上配置自动生成的,而是由手动分配platform_device内存而产生的,这样就不会存在compatible属性节点。大体的用法如下:
platform_device *pdev;
pdev = platform_device_alloc()
driver_set_override(&pdev->dev, &pdev->driver_override, xxx, len)
platform_device_add(pdev)
1、分配platform_device内存,传参的时候会把name传进去。name可以为“”,但是为了确保加载成功最好设置成与driver名一样的,这样就算第一级匹配由于失误字符写错了,在第五级匹配的时候依然能成功加载
2、设置driver_override属性值
3、将pdev->dev添加到platform总线上去,并尝试绑定
根据该函数内的注释我们可以知道,驱动和设备的匹配有四种方法,我们依次来看一下:
第 28~29行,第一种匹配方式, OF 类型的匹配,也就是设备树采用的匹配方式,of_driver_match_device 函数定义在文件 include/linux/of_device.h 中。device_driver 结构体(表示设备驱动)中有个名为of_match_table的成员变量,此成员变量保存着驱动的compatible匹配表,设备树中的每个设备节点的 compatible 属性会和 of_match_table 表中的所有成员比较,查看是否有相同的条目,如果有的话就表示设备和此驱动匹配,设备和驱动匹配成功以后 probe 函数就会执行。
调用如下:
of_driver_match_device(dev, drv)
-> of_match_device(drv->of_match_table,dev)
->of_match_node(of_match_table,dev->of_node)
->_of_match_node(matches, node)
->_of_device_is_compatible(node, matches->compatible)
在__of_device_is_compatible()函数中进行具体的匹配工作。
路径:drivers\of\base.c
/**
* __of_device_is_compatible() - Check if the node matches given constraints
* @device: pointer to node
* @compat: required compatible string, NULL or "" for any match
* @type: required device_type value, NULL or "" for any match
* @name: required node name, NULL or "" for any match
*
* Checks if the given @compat, @type and @name strings match the
* properties of the given @device. A constraints can be skipped by
* passing NULL or an empty string as the constraint.
*
* Returns 0 for no match, and a positive integer on match. The return
* value is a relative score with larger values indicating better
* matches. The score is weighted for the most specific compatible value
* to get the highest score. Matching type is next, followed by matching
* name. Practically speaking, this results in the following priority
* order for matches:
*
* 1. specific compatible && type && name
* 2. specific compatible && type
* 3. specific compatible && name
* 4. specific compatible
* 5. general compatible && type && name
* 6. general compatible && type
* 7. general compatible && name
* 8. general compatible
* 9. type && name
* 10. type
* 11. name
*/
static int __of_device_is_compatible(const struct device_node *device,
const char *compat, const char *type, const char *name)
{
struct property *prop;
const char *cp;
int index = 0, score = 0;
/* Compatible match has highest priority */
if (compat && compat[0]) {
prop = __of_find_property(device, "compatible", NULL);
for (cp = of_prop_next_string(prop, NULL); cp;
cp = of_prop_next_string(prop, cp), index++) {
if (of_compat_cmp(cp, compat, strlen(compat)) == 0) {
score = INT_MAX/2 - (index << 2);
break;
}
}
if (!score)
return 0;
}
/* Matching type is better than matching name */
if (type && type[0]) {
if (!device->type || of_node_cmp(type, device->type))
return 0;
score += 2;
}
/* Matching name is a bit better than not */
if (name && name[0]) {
if (!device->name || of_node_cmp(name, device->name))
return 0;
score++;
}
return score;
}
这里代码就是核心实现部分了:读取device的compatible属性值并与driver的of_match_table数组的compatible字段一一进行字符串比较,只要比较成功那么分数就不会为0,就算匹配成功,至于最优匹配这个就看谁的得分高了。
第 33~34 行,第二种匹配方式,ACPI 匹配方式。
这个是专门针对acpi设备的,一般的platform总线设备是无法匹配成功的在这里。由于acpi的驱动基本没怎么接触过,这里就不介绍了。
第 38~39 行,第三种匹配方式,id_table 匹配,每个 platform_driver 结构体有一个 id_table成员变量,顾名思义,保存了很多 id 信息。这些 id 信息存放着这个 platformd 驱动所支持的驱动类型。
函数如下:
路径:drivers\base\platform.c
static const struct platform_device_id *platform_match_id(
const struct platform_device_id *id,
struct platform_device *pdev)
{
while (id->name[0]) {
if (strcmp(pdev->name, id->name) == 0) {
pdev->id_entry = id;
return id;
}
id++;
}
return NULL;
}
其匹配规则看起来比较简单,只要name属性完全相等则匹配成功。在这里需要特点注意一点,pdev->name这个属性的赋值大体可以分成两种情况:
(1)由dts自己生成,那个这个pdev->name值一般情况是空""而不是compatible属性值(如下面所示),所以要是解析DTS自动生成的device一般情况下不会匹配成功。
路径:drivers\of\platform.c
/**
* of_device_alloc - Allocate and initialize an of_device
* @np: device node to assign to device
* @bus_id: Name to assign to the device. May be null to use default name.
* @parent: Parent device.
*/
struct platform_device *of_device_alloc(struct device_node *np,
const char *bus_id,
struct device *parent)
{
struct platform_device *dev;
int rc, i, num_reg = 0, num_irq;
struct resource *res, temp_res;
dev = platform_device_alloc("", -1);
if (!dev)
return NULL;
....................
(2)通过platform_device_alloc手动分配platform_device时其中一个参数为pdev->name的值,由于是自己手动调用的所以只要填对字符串就能匹配。
下面举例一个驱动:
路径:drivers\input\touchscreen\wm97xx-core.c
static int wm97xx_probe(struct device *dev)
{
..........
/* register our battery device */
wm->battery_dev = platform_device_alloc("wm97xx-battery", -1);
if (!wm->battery_dev) {
ret = -ENOMEM;
goto batt_err;
}
..........
ret = platform_device_add(wm->battery_dev);
...........
第 42行,第四种匹配方式,如果第三种匹配方式的 id_table 不存在的话就直接比较驱动和设备的 name 字段,看看是不是相等,如果相等的话就匹配成功。对于支持设备树的 Linux 版本号,一般设备驱动为了兼容性都支持设备树和无设备树两种匹配方式。也就是第一种匹配方式一般都会存在,第三种和第四种只要存在一种就可以,一般用的最多的还是第四种,也就是直接比较驱动和设备的 name 字段,毕竟这种方式最简单了。
platform_driver 结构体表示 platform 驱动,结构体内容如下:
路径:include\linux\platform_device.h
struct platform_driver {
int (*probe)(struct platform_device *);
int (*remove)(struct platform_device *);
void (*shutdown)(struct platform_device *);
int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
int (*resume)(struct platform_device *);
struct device_driver driver;
const struct platform_device_id *id_table;
bool prevent_deferred_probe;
};
第 3 行,probe 函数,当驱动与设备匹配成功以后 probe 函数就会执行,非常重要的函数。一般驱动的提供者会编写,如果自己要编写一个全新的驱动,那么 probe 就需要自行实现。
第 8 行,driver 成员,为 device_driver 结构体变量,Linux 内核里面大量使用到了面向对象的思维,device_driver 相当于基类,提供了最基础的驱动框架。plaform_driver 继承了这个基类,然后在此基础上又添加了一些特有的成员变量。
第 9 行,id_table 表,也就是我们上一小节讲解 platform 总线匹配驱动和设备的时候采用的第三种方法,id_table 是个表( 也就是数组) ,每个元素的类型为 platform_device_id,platform_device_id 结构体内容如下:
路径:include\linux\mod_devicetable.h
struct platform_device_id {
char name[PLATFORM_NAME_SIZE];
kernel_ulong_t driver_data;
};
接着我们来看下device_driver 结构体,device_driver 结构体内容如下:
路径:include\linux\device.h
/**
* struct device_driver - The basic device driver structure
* @name: Name of the device driver.
* @bus: The bus which the device of this driver belongs to.
* @owner: The module owner.
* @mod_name: Used for built-in modules.
* @suppress_bind_attrs: Disables bind/unbind via sysfs.
* @of_match_table: The open firmware table.
* @acpi_match_table: The ACPI match table.
* @probe: Called to query the existence of a specific device,
* whether this driver can work with it, and bind the driver
* to a specific device.
* @remove: Called when the device is removed from the system to
* unbind a device from this driver.
* @shutdown: Called at shut-down time to quiesce the device.
* @suspend: Called to put the device to sleep mode. Usually to a
* low power state.
* @resume: Called to bring a device from sleep mode.
* @groups: Default attributes that get created by the driver core
* automatically.
* @pm: Power management operations of the device which matched
* this driver.
* @p: Driver core's private data, no one other than the driver
* core can touch this.
*
* The device driver-model tracks all of the drivers known to the system.
* The main reason for this tracking is to enable the driver core to match
* up drivers with new devices. Once drivers are known objects within the
* system, however, a number of other things become possible. Device drivers
* can export information and configuration variables that are independent
* of any specific device.
*/
struct device_driver {
const char *name;
struct bus_type *bus;
struct module *owner;
const char *mod_name; /* used for built-in modules */
bool suppress_bind_attrs; /* disables bind/unbind via sysfs */
const struct of_device_id *of_match_table;
const struct acpi_device_id *acpi_match_table;
int (*probe) (struct device *dev);
int (*remove) (struct device *dev);
void (*shutdown) (struct device *dev);
int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state);
int (*resume) (struct device *dev);
const struct attribute_group **groups;
const struct dev_pm_ops *pm;
struct driver_private *p;
};
第 43行,of_match_table 就是采用设备树的时候驱动使用的匹配表,同样是数组,每个匹配项都为 of_device_id 结构体类型,此结构体定义内容如下:
路径:include\linux\mod_devicetable.h
/*
* Struct used for matching a device
*/
struct of_device_id {
char name[32];
char type[32];
char compatible[128];
const void *data;
};
第 8 行的 compatible 非常重要,因为对于设备树而言,就是通过设备节点的 compatible 属性值和 of_match_table 中每个项目的 compatible 成员变量进行比较,如果有相等的就表示设备和此驱动匹配成功。
题外话:mod_devicetable.h中定义了很多平台设备ID有关的结构体,如struct serio_device_id、struct vio_device_id、struct input_device_id、struct sdio_device_id、struct i2c_device_id、struct spi_device_id等等。
在编写 platform 驱动的时候,首先定义一个 platform_driver 结构体变量,然后实现结构体中的各个成员变量,重点是实现匹配方法以及 probe 函数。当驱动和设备匹配成功以后 probe函数就会执行,具体的驱动程序在 probe 函数里面编写,比如字符设备驱动等等。
当我们定义并初始化好 platform_driver 结构体变量以后,需要在驱动入口函数里面调用platform_driver_register 函数向 Linux 内核注册一个 platform 驱动,platform_driver_register 函数原型如下所示:
int platform_driver_register (struct platform_driver *driver)
函数参数和返回值含义如下:
driver:要注册的 platform 驱动。
返回值:负数,失败;0,成功。
还需要在驱动卸载函数中通过 platform_driver_unregister 函数卸载 platform 驱动,platform_driver_unregister 函数原型如下:
void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)
函数参数和返回值含义如下:
drv:要卸载的 platform 驱动。
返回值:无。
对于platform 驱动的编写,有大致框架可以参考如下所示:
/* 设备结构体 */
struct xxx_dev{
struct cdev cdev;
.......
/* 设备结构体其他具体内容 */
}
struct xxx_dev xxxdev; /* 定义个设备结构体变量 */
static int xxx_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
.............
return 0;
}
static ssize_t xxx_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
...........
return 0;
}
/* 字符设备驱动操作集 */
static struct file_operations xxx_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = xxx_open,
.write = xxx_write,
....其它操作函数......
};
/* platform 驱动的 probe 函数 驱动与设备匹配成功以后此函数就会执行 */
static int xxx_probe(struct platform_device *dev)
{
......
cdev_init(&xxxdev.cdev, &xxx_fops); /* 注册字符设备驱动 */
......
return 0;
}
static int xxx_remove(struct platform_device *dev)
{
......
cdev_del(&xxxdev.cdev, &xxx_fops); /* 删除字符设备驱动 */
......
return 0;
}
/* 匹配列表 */
static const struct of_device_id xxx_of_match[] = {
{ .compatible = "xxx-gpio" }, //与设备树节点compatible 属性值匹配的字符串
{ /* Sentinel */ }
};
/* platform 平台驱动结构体 */
static struct platform_driver xxx_driver = {
.driver = {
.name = "xxx",
.of_match_table = xxx_of_match,
},
.probe = xxx_probe,
.remove = xxx_remove,
};
/* 驱动模块加载 */
static int __init xxxdriver_init(void)
{
return platform_driver_register(&xxx_driver);
}
/* 驱动模块卸载 */
static void __exit xxxdriver_exit(void)
{
platform_driver_unregister(&xxx_driver);
}
module_init(xxxdriver_init);
module_exit(xxxdriver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("water");
第 1~29 行,传统的字符设备驱动,所谓的 platform 驱动并不是独立于字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动之外的其他种类的驱动。platform 只是为了驱动的分离与分层而提出来的一种框架,其驱动的具体实现还是需要字符设备驱动、块设备驱动或网络设备驱动。
第 33~39 行,xxx_probe 函数,当驱动和设备匹配成功以后此函数就会执行,以前在驱动入口 init 函数里面编写的字符设备驱动程序就全部放到此 probe 函数里面。比如注册字符设备驱动、添加 cdev、创建类等等。
第 41~47 行,xxx_remove 函数,platform_driver 结构体中的 remove 成员变量,当关闭 platform设备驱动的时候此函数就会执行,以前在驱动卸载 exit 函数里面要做的事情就放到此函数中来。比如,使用 iounmap 释放内存、删除 cdev,注销设备号等等。
第 50~53 行,xxx_of_match 匹配表,如果使用设备树的话将通过此匹配表进行驱动和设备的匹配。
第 51 行设置了一个匹配项,此匹配项的 compatible 值为“xxx-gpio”,因此当设备树中设备节点的 compatible 属性值为“xxx-gpio”的时候此设备就会与此驱动匹配。
第 52 行是一个标记,of_device_id 表最后一个匹配项必须是空的。
第 56-63 行,定义一个 platform_driver 结构体变量 xxx_driver,表示 platform 驱动,
第 57~60行设置 paltform_driver 中的 device_driver 成员变量的 name 和 of_match_table 这两个属性。
其中name 属性用于传统的驱动与设备匹配,也就是检查驱动和设备的 name 字段是不是相同(3.1小节介绍的第4种方法)。
of_match_table 属性就是用于设备树下的驱动与设备检查(3.1小节介绍的第1种方法)。
对于一个完整的驱动程序,必须提供有设备树和无设备树两种匹配方法。最后 61 和 62 这两行设置 probe 和 remove 这两成员变量。
第66~69行,驱动入口函数,调用platform_driver_register函数向Linux内核注册一个platform驱动,也就是上面定义的 xxx_driver 结构体变量。
第 72~75 行,驱动出口函数,调用 platform_driver_unregister 函数卸载前面注册的 platform驱动。
总体来说,platform 驱动还是传统的字符设备驱动、块设备驱动或网络设备驱动,只是披着一张“platform”的皮,目的是为了使用总线、驱动和设备这个驱动模型来实现驱动的分离与分层。
在3.2小节中我们可以知道,如果platform 驱动已经准备好了,我们还需要 platform 设备,否则的话单单一个驱动也做不了什么。platform_device 这个结构体表示 platform 设备,根据3.1小节的四种匹配过程,这里我们要注意,如果内核支持设备树的话就不要再使用 platform_device 来描述设备了,因为改用设备树去描述了。当然了,你如果一定要用 platform_device 来描述设备信息的话也是可以的。platform_device 结构体定义内容如下:
路径:include/linux/platform_device.h
struct platform_device {
const char *name;
int id;
bool id_auto;
struct device dev;
u32 num_resources;
struct resource *resource;
const struct platform_device_id *id_entry;
char *driver_override; /* Driver name to force a match */
/* MFD cell pointer */
struct mfd_cell *mfd_cell;
/* arch specific additions */
struct pdev_archdata archdata;
};
第 3 行,name 表示设备名字,要和所使用的 platform 驱动的 name 字段相同,否则的话设备就无法匹配到对应的驱动。比如对应的 platform 驱动的 name 字段为“xxx-gpio”,那么此 name字段也要设置为“xxx-gpio”。
第 7 行,num_resources 表示资源数量,一般为第 28 行 resource 资源的大小。
第 8 行,resource 表示资源,也就是设备信息,比如外设寄存器等。Linux 内核使用 resource结构体表示资源,resource 结构体内容如下:
路径:include\linux\ioport.h
/*
* Resources are tree-like, allowing
* nesting etc..
*/
struct resource {
resource_size_t start;
resource_size_t end;
const char *name;
unsigned long flags;
struct resource *parent, *sibling, *child;
};
start 和 end 分别表示资源的起始和终止信息,对于内存类的资源,就表示内存起始和终止地址,name 表示资源名字,flags 表示资源类型,可选的资源类型都定义在了文件include/linux/ioport.h 里面,如下所示:
路径:include\linux\ioport.h
/*
* IO resources have these defined flags.
*/
#define IORESOURCE_BITS 0x000000ff /* Bus-specific bits */
#define IORESOURCE_TYPE_BITS 0x00001f00 /* Resource type */
#define IORESOURCE_IO 0x00000100 /* PCI/ISA I/O ports */
#define IORESOURCE_MEM 0x00000200
#define IORESOURCE_REG 0x00000300 /* Register offsets */
#define IORESOURCE_IRQ 0x00000400
#define IORESOURCE_DMA 0x00000800
#define IORESOURCE_BUS 0x00001000
#define IORESOURCE_PREFETCH 0x00002000 /* No side effects */
#define IORESOURCE_READONLY 0x00004000
#define IORESOURCE_CACHEABLE 0x00008000
#define IORESOURCE_RANGELENGTH 0x00010000
#define IORESOURCE_SHADOWABLE 0x00020000
#define IORESOURCE_SIZEALIGN 0x00040000 /* size indicates alignment */
#define IORESOURCE_STARTALIGN 0x00080000 /* start field is alignment */
#define IORESOURCE_MEM_64 0x00100000
#define IORESOURCE_WINDOW 0x00200000 /* forwarded by bridge */
#define IORESOURCE_MUXED 0x00400000 /* Resource is software muxed */
#define IORESOURCE_EXCLUSIVE 0x08000000 /* Userland may not map this resource */
#define IORESOURCE_DISABLED 0x10000000
#define IORESOURCE_UNSET 0x20000000 /* No address assigned yet */
#define IORESOURCE_AUTO 0x40000000
#define IORESOURCE_BUSY 0x80000000 /* Driver has marked this resource busy */
/* PnP IRQ specific bits (IORESOURCE_BITS) */
#define IORESOURCE_IRQ_HIGHEDGE (1<<0)
#define IORESOURCE_IRQ_LOWEDGE (1<<1)
#define IORESOURCE_IRQ_HIGHLEVEL (1<<2)
#define IORESOURCE_IRQ_LOWLEVEL (1<<3)
#define IORESOURCE_IRQ_SHAREABLE (1<<4)
#define IORESOURCE_IRQ_OPTIONAL (1<<5)
/* PnP DMA specific bits (IORESOURCE_BITS) */
#define IORESOURCE_DMA_TYPE_MASK (3<<0)
#define IORESOURCE_DMA_8BIT (0<<0)
#define IORESOURCE_DMA_8AND16BIT (1<<0)
#define IORESOURCE_DMA_16BIT (2<<0)
#define IORESOURCE_DMA_MASTER (1<<2)
#define IORESOURCE_DMA_BYTE (1<<3)
#define IORESOURCE_DMA_WORD (1<<4)
#define IORESOURCE_DMA_SPEED_MASK (3<<6)
#define IORESOURCE_DMA_COMPATIBLE (0<<6)
#define IORESOURCE_DMA_TYPEA (1<<6)
#define IORESOURCE_DMA_TYPEB (2<<6)
#define IORESOURCE_DMA_TYPEF (3<<6)
/* PnP memory I/O specific bits (IORESOURCE_BITS) */
#define IORESOURCE_MEM_WRITEABLE (1<<0) /* dup: IORESOURCE_READONLY */
#define IORESOURCE_MEM_CACHEABLE (1<<1) /* dup: IORESOURCE_CACHEABLE */
#define IORESOURCE_MEM_RANGELENGTH (1<<2) /* dup: IORESOURCE_RANGELENGTH */
#define IORESOURCE_MEM_TYPE_MASK (3<<3)
#define IORESOURCE_MEM_8BIT (0<<3)
#define IORESOURCE_MEM_16BIT (1<<3)
#define IORESOURCE_MEM_8AND16BIT (2<<3)
#define IORESOURCE_MEM_32BIT (3<<3)
#define IORESOURCE_MEM_SHADOWABLE (1<<5) /* dup: IORESOURCE_SHADOWABLE */
#define IORESOURCE_MEM_EXPANSIONROM (1<<6)
/* PnP I/O specific bits (IORESOURCE_BITS) */
#define IORESOURCE_IO_16BIT_ADDR (1<<0)
#define IORESOURCE_IO_FIXED (1<<1)
/* PCI ROM control bits (IORESOURCE_BITS) */
#define IORESOURCE_ROM_ENABLE (1<<0) /* ROM is enabled, same as PCI_ROM_ADDRESS_ENABLE */
#define IORESOURCE_ROM_SHADOW (1<<1) /* ROM is copy at C000:0 */
#define IORESOURCE_ROM_COPY (1<<2) /* ROM is alloc'd copy, resource field overlaid */
#define IORESOURCE_ROM_BIOS_COPY (1<<3) /* ROM is BIOS copy, resource field overlaid */
/* PCI control bits. Shares IORESOURCE_BITS with above PCI ROM. */
#define IORESOURCE_PCI_FIXED (1<<4) /* Do not move resource */
在以前Linux版本中不支持设备树的时候,编写驱动时需要开发人员编写platform_device变量来描述设备信息,然后使用 platform_device_register 函数将设备信息注册到 Linux 内核中,此函数原型如下所示:
int platform_device_register(struct platform_device *pdev)
函数参数和返回值含义如下:
pdev:要注册的 platform 设备。
返回值:负数,失败;0,成功。
如果不再使用 platform 的话可以通过 platform_device_unregister 函数注销掉相应的 platform设备,platform_device_unregister 函数原型如下:
void platform_device_unregister(struct platform_device *pdev)
函数参数和返回值含义如下:
pdev:要注销的 platform 设备。
返回值:无。
platform 设备信息框架如下所示:
/* 寄存器地址定义*/
#define PERIPH1_REGISTER_BASE (0X20000000) /* 外设 1 寄存器首地址 */
#define PERIPH2_REGISTER_BASE (0X020E0068) /* 外设 2 寄存器首地址 */
#define REGISTER_LENGTH 4
/* 资源 */
static struct resource xxx_resources[] = {
[0] = {
.start = PERIPH1_REGISTER_BASE,
.end = (PERIPH1_REGISTER_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1] = {
.start = PERIPH2_REGISTER_BASE,
.end = (PERIPH2_REGISTER_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
};
/* platform 设备结构体 */
static struct platform_device xxxdevice = {
.name = "xxx-gpio",
.id = -1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(xxx_resources),
.resource = xxx_resources,
};
/* 设备模块加载 */
static int __init xxxdevice_init(void)
{
return platform_device_register(&xxxdevice);
}
/* 设备模块注销 */
static void __exit xxx_resourcesdevice_exit(void)
{
platform_device_unregister(&xxxdevice);
}
module_init(xxxdevice_init);
module_exit(xxxdevice_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("water");
第 7~18 行,数组 xxx_resources 表示设备资源,一共有两个资源,分别为设备外设 1 和外设 2 的寄存器信息。因此 flags 都为 IORESOURCE_MEM,表示资源为内存类型的。
第 21~26 行,platform 设备结构体变量,注意 name 字段要和所使用的驱动中的 name 字段一致,否则驱动和设备无法匹配成功。num_resources 表示资源大小,其实就是数组 xxx_resources的元素数量,这里用 ARRAY_SIZE 来测量一个数组的元素个数。
第 29~32 行,设备模块加载函数,在此函数中调用 platform_device_register 向 Linux 内核注册 platform 设备。
第 35~38 行,设备模块卸载函数,在此函数中调用 platform_device_unregister 从 Linux 内核中卸载 platform 设备。
上述代码主要是在不支持设备树的 Linux 版本中使用的,当 Linux 内核支持了设备树以后就不需要用户手动去注册 platform 设备了。因为设备信息都放到了设备树中去描述,Linux 内核启动的时候会从设备树中读取设备信息,然后将其组织成 platform_device 形式,至于设备树到 platform_device 的具体过程就不去详细的追究了,感兴趣的可以去看一下,网上也有很多博客详细的讲解了整个过程。 后续笔者有空再分享设备树具体的流程细节。
本节主要以beep蜂鸣器来写一个没有设备树的platform 驱动;有设备树的platform 驱动将在下一节分析;beep硬件信息如下:
beep是接在 SNVS_TAMPER1这个IO上的;
根据“IMX6UL参考手册.pdf”可知其相关寄存器描述如下:
为了方便,本次就以编译ko文件的方式,通过手动挂载驱动。驱动源码编写如下:
新建文件名为 beep_platform_driver.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/***************************************************************
Copyright © OneFuCo., Ltd. 2018-2023. All rights reserved.
文件名 : beep_platform_driver.c
作者 : water
版本 : V1.0
描述 : 无设备树platform驱动
其他 : 无
日志 : 初版V1.0 2023/06/17 water创建
***************************************************************/
#define BEEPDEV_CNT 1 /* 设备号长度 */
#define BEEPDEV_NAME "PlatformBeep" /* 设备名字 */
#define BEEPOFF 0
#define BEEPON 1
/* 寄存器名 */
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO5_IO01;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO5_IO01;
static void __iomem *GPIO5_DR;
static void __iomem *GPIO5_GDIR;
/* beepdev设备结构体 */
struct beepdev_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 beepdev_dev beepdev; /* beep 设备 */
/*
* @description : beep打开/关闭
* @param - sta : BEEPON(0) 打开BEEP,BEEPOFF(1) 关闭BEEP
* @return : 无
*/
void beep_switch(u8 sta)
{
u32 val = 0;
if(sta == BEEPON){
val = readl(GPIO5_DR);
val &= ~(1 << 1); //GPIO5的第1个IO
writel(val, GPIO5_DR);
}else if(sta == BEEPOFF){
val = readl(GPIO5_DR);
val|= (1 << 1); //GPIO5的第1个IO
writel(val, GPIO5_DR);
}
}
/*
* @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 beep_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &beepdev; /* 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 beep_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
int retvalue;
unsigned char databuf[1];
unsigned char beepstat;
retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
if(retvalue < 0) {
return -EFAULT;
}
beepstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */
if(beepstat == BEEPON) {
beep_switch(BEEPON); /* 打开BEEP灯 */
}else if(beepstat == BEEPOFF) {
beep_switch(BEEPOFF); /* 关闭BEEP灯 */
}
return 0;
}
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations beep_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = beep_open,
.write = beep_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 beep_probe(struct platform_device *dev)
{
int i = 0;
int ressize[5];
u32 val = 0;
struct resource *beepsource[5];
printk("beep driver and device has matched!\r\n");
/* 1、获取资源 */
for (i = 0; i < 5; i++) {
beepsource[i] = platform_get_resource(dev, IORESOURCE_MEM, i); /* 依次MEM类型资源 */
if (!beepsource[i]) {
dev_err(&dev->dev, "No MEM resource for always on\n");
return -ENXIO;
}
ressize[i] = resource_size(beepsource[i]);
}
/* 2、初始化LED */
/* 寄存器地址映射 */
IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(beepsource[0]->start, ressize[0]);
SW_MUX_GPIO5_IO01 = ioremap(beepsource[1]->start, ressize[1]);
SW_PAD_GPIO5_IO01 = ioremap(beepsource[2]->start, ressize[2]);
GPIO5_DR = ioremap(beepsource[3]->start, ressize[3]);
GPIO5_GDIR = ioremap(beepsource[4]->start, ressize[4]);
val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
val &= ~(3 << 30); /* 清除以前的设置 */
val |= (3 << 30); /* 设置新值 */
writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
/* 设置GPIO5_IO01复用功能,将其复用为GPIO5_IO01 */
writel(5, SW_MUX_GPIO5_IO01);
writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO5_IO01); // 0001 0000 1011 0000
/* 设置GPIO5_IO01为输出功能 */
val = readl(GPIO5_GDIR);
val &= ~(1 << 1); /* 清除以前的设置 */
val |= (1 << 1); /* 设置为输出 */
writel(val, GPIO5_GDIR);
/* 默认关闭BEEP */
val = readl(GPIO5_DR);
val |= (1 << 1) ; //GPIO5的第1个IO
writel(val, GPIO5_DR);
/* 注册字符设备驱动 */
/*1、创建设备号 */
if (beepdev.major) { /* 定义了设备号 */
beepdev.devid = MKDEV(beepdev.major, 0);
register_chrdev_region(beepdev.devid, BEEPDEV_CNT, BEEPDEV_NAME);
} else { /* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&beepdev.devid, 0, BEEPDEV_CNT, BEEPDEV_NAME); /* 申请设备号 */
beepdev.major = MAJOR(beepdev.devid); /* 获取分配号的主设备号 */
}
/* 2、初始化cdev */
beepdev.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&beepdev.cdev, &beep_fops);
/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&beepdev.cdev, beepdev.devid, BEEPDEV_CNT);
/* 4、创建类 */
beepdev.class = class_create(THIS_MODULE, BEEPDEV_NAME);
if (IS_ERR(beepdev.class)) {
return PTR_ERR(beepdev.class);
}
/* 5、创建设备 */
beepdev.device = device_create(beepdev.class, NULL, beepdev.devid, NULL, BEEPDEV_NAME);
if (IS_ERR(beepdev.device)) {
return PTR_ERR(beepdev.device);
}
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 beep_remove(struct platform_device *dev)
{
iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
iounmap(SW_MUX_GPIO5_IO01);
iounmap(SW_PAD_GPIO5_IO01);
iounmap(GPIO5_DR);
iounmap(GPIO5_GDIR);
cdev_del(&beepdev.cdev);/* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(beepdev.devid, BEEPDEV_CNT); /* 注销设备号 */
device_destroy(beepdev.class, beepdev.devid);
class_destroy(beepdev.class);
return 0;
}
/* platform驱动结构体 */
static struct platform_driver beep_driver = {
.driver = {
.name = "water-beep", /* 驱动名字,用于和设备匹配 */
},
.probe = beep_probe,
.remove = beep_remove,
};
/*
* @description : 驱动模块加载函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int __init beep_driver_init(void)
{
return platform_driver_register(&beep_driver);
}
/*
* @description : 驱动模块卸载函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit beep_driver_exit(void)
{
platform_driver_unregister(&beep_driver);
}
module_init(beep_driver_init);
module_exit(beep_driver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("water");
新建文件名为 beep_platform_device.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/***************************************************************
Copyright © OneFuCo., Ltd. 2018-2023. All rights reserved.
文件名 : beep_platform_device.c
作者 : water
版本 : V1.0
描述 : 无设备树platform驱动
其他 : 无
日志 : 初版V1.0 2023/06/17 water创建
***************************************************************/
/*
* 寄存器地址定义
*/
#define CCM_CCGR1_BASE (0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO5_IO01_BASE (0X0229000C)
#define SW_PAD_GPIO5_IO01_BASE (0X02290050)
#define GPIO5_DR_BASE (0X020AC000)
#define GPIO5_GDIR_BASE (0X020AC004)
#define REGISTER_LENGTH 4
/* @description : 释放flatform设备模块的时候此函数会执行
* @param - dev : 要释放的设备
* @return : 无
*/
static void beep_release(struct device *dev)
{
printk("beep device released!\r\n");
}
/*
* 设备资源信息,也就是LED0所使用的所有寄存器
*/
static struct resource beep_resources[] = {
[0] = {
.start = CCM_CCGR1_BASE,
.end = (CCM_CCGR1_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1] = {
.start = SW_MUX_GPIO5_IO01_BASE,
.end = (SW_MUX_GPIO5_IO01_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[2] = {
.start = SW_PAD_GPIO5_IO01_BASE,
.end = (SW_PAD_GPIO5_IO01_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[3] = {
.start = GPIO5_DR_BASE,
.end = (GPIO5_DR_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[4] = {
.start = GPIO5_GDIR_BASE,
.end = (GPIO5_GDIR_BASE + REGISTER_LENGTH - 1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
};
/*
* platform设备结构体
*/
static struct platform_device beepdevice = {
.name = "water-beep",
.id = -1,
.dev = {
.release = &beep_release,
},
.num_resources = ARRAY_SIZE(beep_resources),
.resource = beep_resources,
};
/*
* @description : 设备模块加载
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int __init beep_device_init(void)
{
return platform_device_register(&beepdevice);
}
/*
* @description : 设备模块注销
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit beep_device_exit(void)
{
platform_device_unregister(&beepdevice);
}
module_init(beep_device_init);
module_exit(beep_device_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("water");
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
/***************************************************************
Copyright © OneFuCo., Ltd. 2018-2023. All rights reserved.
文件名 : platformBeepApp.c
作者 : water
版本 : V1.0
描述 : platform驱动驱测试APP。
其他 : 无
使用方法 :./platformBeepApp /dev/PlatformBeep 0 关闭beep
./platformBeepApp /dev/PlatformBeep 1 打开beep
日志 : 初版V1.0 2023/06/17 water创建
***************************************************************/
#define BEEPOFF 0
#define BEEPON 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 BEEP 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("BEEP 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;
}
RCH=arm
CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
KERNELDIR := /home/water/imax/NXP/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := beep_platform_device.o beep_platform_driver.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
在Makefile文件同级目录下执行make命令进行编译,如下:
使用命令“arm-linux-gnueabihf-gcc platformBeepApp.c -o platformBeepApp”编译,如下:
将编译好的ko文件和app复制到设备中,如下:
cp beep_platform_device.ko ../../nfs/buildrootfs/lib/modules/4.1.15+/
cp beep_platform_driver.ko ../../nfs/buildrootfs/lib/modules/4.1.15+/
cp app/platformBeepApp ../../nfs/buildrootfs/root/water_soft/platform/
挂载驱动命令如下:
# depmod
# modprobe beep_platform_device.ko
# modprobe beep_platform_driver.ko
运行测试app命令如下:
开启beep:
./platformBeepApp /dev/PlatformBeep 1
关闭beep:
./platformBeepApp /dev/PlatformBeep 0
执行命令后可听见beep的开启和关闭。
验证符合设计。
接下来我们来看一下依赖设备的情况下是如可编写platform驱动。
设备树具体新增步骤参考<Linux开发>驱动开发 -之-基于pinctrl/gpio子系统的beep驱动。
新增pinctrl节点如下:
新增beep设备:
从beep设备树节点我们可以看到 compatible 属性值为“water-beep”,我们需要通过3.1小节讲解的第1种方法进行匹配。
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 beeps_of_match[] = {
{ .compatible = "water-beep" }, /* 兼容属性 */
{ /* Sentinel */ }
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, beeps_of_match);
static struct platform_driver beeps_platform_driver = {
.driver = {
.name = "water-beep",
.of_match_table = beeps_of_match,
},
.probe =beeps_probe,
.remove = beeps_remove,
};
第 1~4 行,of_device_id 表,也就是驱动的兼容表,是一个数组,每个数组元素为 of_device_id类型。每个数组元素都是一个兼容属性,表示兼容的设备,一个驱动可以跟多个设备匹配。这里我们仅仅匹配了一个设备,那就是 5.1小节 中创建的 beep这个设备。第 2 行的 compatible 值为“water-beep”,驱动中的 compatible 属性和设备中的 compatible 属性相匹配,因此驱动中对应的 probe 函数就会执行。注意第 3 行是一个空元素,在编写 of_device_id 的时候最后一个元素一定要为空!
第 6 行,通过 MODULE_DEVICE_TABLE 声明一下beeps_of_match 这个设备匹配表。
第 11 行,设置 platform_driver 中的 of_match_table 匹配表为上面创建的 beeps_of_match,至此我们就设置好了 platform 驱动的匹配表了。
基于设备树的 platform 驱动和第四节无设备树的 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。
编写驱动如下:
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/***************************************************************
Copyright © OneFuCo., Ltd. 2018-2023. All rights reserved.
文件名 : beepDts_platform_driver.c
作者 : water
版本 : V1.0
描述 : 有设备树platform驱动
其他 : 无
日志 : 初版V1.0 2023/06/17 water创建
***************************************************************/
#define BEEPDEV_CNT 1 /* 设备号长度 */
#define BEEPDEV_NAME "DtsPlatformBeep" /* 设备名字 */
#define BEEPOFF 0
#define BEEPON 1
/* beepdev设备结构体 */
struct beepdev_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 *nd; /* 设备节点 */
int beep_gpio; /* beep 所使用的 GPIO 编号 */
};
struct beepdev_dev beepdev; /* beep 设备 */
/*
* @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 beep_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &beepdev; /* 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 beep_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
int retvalue;
unsigned char databuf[1];
unsigned char beepstat;
retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
if(retvalue < 0) {
printk("kernel write failed!\r\n");
return -EFAULT;
}
beepstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */
if(beepstat == BEEPON) {
gpio_set_value(beepdev.beep_gpio, 0); /* 打开BEEP */
}else if(beepstat == BEEPOFF) {
gpio_set_value(beepdev.beep_gpio, 1); /* 关闭BEEP */
}
return 0;
}
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations beep_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = beep_open,
.write = beep_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 beep_probe(struct platform_device *dev)
{
int ret;
printk("led driver and device was matched!\r\n");
/* 注册字符设备驱动 */
/*1、创建设备号 */
if (beepdev.major) { /* 定义了设备号 */
beepdev.devid = MKDEV(beepdev.major, 0);
register_chrdev_region(beepdev.devid, BEEPDEV_CNT, BEEPDEV_NAME);
} else { /* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&beepdev.devid, 0, BEEPDEV_CNT, BEEPDEV_NAME); /* 申请设备号 */
beepdev.major = MAJOR(beepdev.devid); /* 获取分配号的主设备号 */
}
/* 2、初始化cdev */
beepdev.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&beepdev.cdev, &beep_fops);
/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&beepdev.cdev, beepdev.devid, BEEPDEV_CNT);
/* 4、创建类 */
beepdev.class = class_create(THIS_MODULE, BEEPDEV_NAME);
if (IS_ERR(beepdev.class)) {
return PTR_ERR(beepdev.class);
}
/* 5、创建设备 */
beepdev.device = device_create(beepdev.class, NULL, beepdev.devid, NULL, BEEPDEV_NAME);
if (IS_ERR(beepdev.device)) {
return PTR_ERR(beepdev.device);
}
/* 设置 beep 所使用的 GPIO */
/* 1、获取设备节点: beep */
beepdev.nd = of_find_node_by_path("/beep");
if(beepdev.nd == NULL) {
printk("beep node cant not found!\r\n");
return -EINVAL;
} else {
printk("beep node has been found!\r\n");
}
/* 2、 获取设备树中的 gpio 属性,得到 beep 所使用的 beep 编号 */
beepdev.beep_gpio = of_get_named_gpio(beepdev.nd, "beep-gpio", 0);
if(beepdev.beep_gpio < 0) {
printk("can't get beep-gpio");
return -EINVAL;
}
printk("beep num = %d\r\n", beepdev.beep_gpio);
gpio_request(beepdev.beep_gpio, "beep");
/* 3、设置 GPIO5_IO01 为输出,并且输出低平,默认关闭 beep */
ret = gpio_direction_output(beepdev.beep_gpio, 1);
if(ret < 0) {
printk("can't set gpio!\r\n");
}
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 beep_remove(struct platform_device *dev)
{
gpio_set_value(beepdev.beep_gpio, 1); /* 卸载驱动的时候关闭 beep */
cdev_del(&beepdev.cdev);/* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(beepdev.devid, BEEPDEV_CNT); /* 注销设备号 */
device_destroy(beepdev.class, beepdev.devid);
class_destroy(beepdev.class);
return 0;
}
/* 匹配列表 */
static const struct of_device_id beep_of_match[] = {
{ .compatible = "water-beep" },
{ /* Sentinel */ }
};
/* platform驱动结构体 */
static struct platform_driver beep_driver = {
.driver = {
.name = "water-beep", /* 驱动名字,用于和设备匹配 */
.of_match_table = beep_of_match, /* 设备树匹配表 */
},
.probe = beep_probe,
.remove = beep_remove,
};
/*
* @description : 驱动模块加载函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static int __init beep_driver_init(void)
{
return platform_driver_register(&beep_driver);
}
/*
* @description : 驱动模块卸载函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
static void __exit beep_driver_exit(void)
{
platform_driver_unregister(&beep_driver);
}
module_init(beep_driver_init);
module_exit(beep_driver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("water");
测试app可完全复用 4.3小节使用搞定测试app。
编写Makefile内容如下:
RCH=arm
CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
KERNELDIR := /home/water/imax/NXP/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga/
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := beepDts_platform_driver.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
编写好Makefile之后即可在命令行执行“make”命令进行编译如下:
完全复用 4.4.3小节。
cp beepDts_platform_driver.ko ../../nfs/buildrootfs/lib/modules/4.1.15+/
挂载驱动前,需要先把第4节的驱动卸载掉,命令如下:
cd /lib/modules/4.1.15\+/
rmmod beep_platform_driver.ko
rmmod beep_platform_device.ko
# cd /lib/modules/4.1.15\+/
# depmod
# modprobe beepDts_platform_driver.ko
运行测试app命令如下:
开启beep:
./platformBeepApp /dev/DtsPlatformBeep1
关闭beep:
./platformBeepApp /dev/DtsPlatformBeep0
验证符合设计。
卸载驱动命令如下:
cd /lib/modules/4.1.15\+/
rmmod beepDts_platform_driver.ko
就如前言所说,往后的开发基本都是基于设备树以及平台设备化;所以后续的驱动例程分析,都将以平台化方式实现。