Linux 中利用设备树点灯

系列文章目录

第一章 Linux 中内核与驱动程序
第二章 Linux 设备驱动编写 （misc）
第三章 Linux 设备驱动编写及设备节点自动生成 （cdev）
第四章 Linux 平台总线platform与设备树
第五章 Linux 设备树中pinctrl与gpio（lichee nano pi）
第六章 Linux ioctl接口应用
第七章 Linux 中利用设备树点灯
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前言

前一节中介绍了pinctrl子系统和gpio子系统，但是仍然感觉梦比，在此进行一个小实验来学习怎么使用。仍然是点灯，因此需要先利用pinctrl子系统将对应引脚设置为gpio，然后再利用gpio子系统控制输入输出。
然后在具体介绍一下platform模型，以及一些gpio函数。

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一、设备树文件修改

1.pinctrl设置

本例采用韦东山的qume开发板，其芯片为nxp的imx6ul。首先在板子对应的内核树文件中找到iomuxc或者iomuxc_snvs，具体可以看原理图上的引脚编号。（这里仅说明过程）

这里面有好多已经定义好的pinctrl配置，仿照其形式添加需要的字段。本文在这里添加的是pinctrl_test。其中的宏定义可以在imx6ul-pinfunc.h中查看。

2.gpio设置

设置好pinctrl属性，需要在设备树中再添加设置节点并且激活配置，这里需要将gpio的属性也设置好。
在根节点中，添加子节点leds，利用红框中的两行，激活上一节中的配置，然后配置对应引脚的gpio属性。如此就配置好设备树了。接下来编写驱动程序，具体而言就是drive文件。

二、platform平台总线模型

1、platform平台总线模型介绍

之前章节也提到过：平台总线模型，将驱动程序分成了driver.c和device.c两部分。其中，前者是与驱动相关的代码；后者是与硬件相关的描述，如一些寄存器和其他的硬件资源。两者会进行匹配，成功后进到probe函数。 在probe函数我们可以拿到device里面描述的硬件资源，然后在probe里面注册杂项设备和字符设备，这样就可以完成一个以平台总线模型设计的驱动。
如此一来，就有引入一个结构体struct platform_driver，其内容如下：

static struct platform_driver my_driver = {
    .probe      = my_probe,		//注册platform_driver时，匹配成功调用prob函数
    .remove     = my_remove,	//卸载platform_driver时调用该函数
    .driver     = {
        .name   = "XXXX",
        .of_match_table = YYYY,	//YYYY为of_device_id结构体，声明.compatible属性
    },
};

其中注册 platform_driver 的函数是platform_driver_register(&my_driver )。卸载 platform_driver 的函数是platform_driver_unregister(&my_driver )。其中，在驱动的入口函数module_init(入口函数)里面注册，出口函数module_exit(出口函数)里面卸载。拿硬件信息和注册字符设备驱动和杂项设备驱动的代码都放在prob函数里面了。

2、drive文件编写

其中device部分就是设备树文件。那么剩下的需要编写的就是driver.c部分了。drive文件编写流程：

/*部分代码-来自韦东山*。
/* 1. 确定主设备号 */
static int major = 0;
static struct class *led_class;
static struct gpio_desc *led_gpio;	//硬件资源

/* 3. 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构 */
static ssize_t led_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	return 0;
}
static ssize_t led_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
	int err;
	char status;
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	err = copy_from_user(&status, buf, 1);

	/****** 根据次设备号和status控制LED ******/
	gpiod_set_value(led_gpio, status);
	
	return 1;
}

static int led_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	/* 根据次设备号初始化LED */
	gpiod_direction_output(led_gpio, 0);
	return 0;
}

static int led_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	return 0;
}

/* 定义自己的file_operations结构体 */
static struct file_operations led_drv = {
	.owner	 = THIS_MODULE,
	.open    = led_drv_open,
	.read    = led_drv_read,
	.write   = led_drv_write,
	.release = led_drv_close,
};

/* 4. 从platform_device获得GPIO
 *    把file_operations结构体告诉内核：注册驱动程序
 */
static int chip_demo_gpio_probe(struct platform_device *pdev)
{
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);

	/* 4.1 拿硬件资源，设备树中定义 led-gpios=<...>;*/
    led_gpio = gpiod_get(&pdev->dev, "led", 0);
	if (IS_ERR(led_gpio)) {
		dev_err(&pdev->dev, "Failed to get GPIO for led\n");
		return PTR_ERR(led_gpio);
	}
    
	/* 4.2 注册file_operations 	*/
	major = register_chrdev(0, "100ask_led", &led_drv);  /* /dev/led */

	led_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_led_class");
	if (IS_ERR(led_class)) {
		printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
		unregister_chrdev(major, "led");
		gpiod_put(led_gpio);
		return PTR_ERR(led_class);
	}
	
	device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "100ask_led%d", 0); /* /dev/100ask_led0 */  
    return 0;
}

static int chip_demo_gpio_remove(struct platform_device *pdev)
{
	device_destroy(led_class, MKDEV(major, 0));
	class_destroy(led_class);
	unregister_chrdev(major, "100ask_led");
	gpiod_put(led_gpio);
    return 0;
}

static const struct of_device_id ask100_leds[] = {
    { .compatible = "100ask,leddrv" },
    { },
};

/* 1. 定义platform_driver */
static struct platform_driver chip_demo_gpio_driver = {
    .probe      = chip_demo_gpio_probe,
    .remove     = chip_demo_gpio_remove,
    .driver     = {
        .name   = "100ask_led",
        .of_match_table = ask100_leds,
    },
};

/* 2. 在入口函数注册platform_driver */
static int __init led_init(void)
{
    int err;
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
    err = platform_driver_register(&chip_demo_gpio_driver); 
	return err;
}

/* 3. 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数卸载platform_driver
 */
static void __exit led_exit(void)
{
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
    platform_driver_unregister(&chip_demo_gpio_driver);
}

/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点 */
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

这里的流程同之前的相同不过有几个函数gpiod_get，gpiod_put等需要注意。这个下次再总结具体不在叙述，重点在于pinctrl和gpio子系统的设置。
总的来说，pinctrl和gpio子系统不算是坏事，对于不同的板子只需要修改设备树文件就可以复用driver.c文件，如此一来就可以到处点灯了。

附录

附一张法师的图。