Linux驱动开发

1.Linux如何找到设备文件

通过 文件名和设备号
设备号 ： 主设备号和次设备号
主设备号区分不同种类的设备
次设备号区分同一类型不同的设备
Linux的驱动链表会管理这些设备驱动
1.添加（编写完驱动程序加载到内核）
2.查找 （调用驱动程序，用户层去调用open）
驱动插入链表的顺序由设备号检索

2.驱动开发

驱动的开发就是 添加驱动和调用驱动
	添加驱动： 设备名  设别号  驱动函数（操作寄存器驱动IO口）
用户态open（）会进入内核态  此时会发生软中断 中断号0x80

3.驱动框架代码

#include 		 //file_operations声明
#include     //module_init  module_exit声明
#include       //__init  __exit 宏定义声明
#include 	 //class  devise声明
#include    //copy_from_user 的头文件
#include      //设备号  dev_t 类型声明
#include           //ioremap iounmap的头文件


static struct class *pin4_class;  
static struct device *pin4_class_dev;

static dev_t devno;                //设备号
static int major =231;  		   //主设备号
static int minor =0;			   //次设备号
static char *module_name="pin4";   //模块名




//led_open函数
static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)
{
    printk("pin4_open\n");  //内核的打印函数和printf类似
   

    
    return 0;
}

//led_write函数
static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{


    return 0;
}

static struct file_operations pin4_fops = {

    .owner = THIS_MODULE,
    .open  = pin4_open,
    .write = pin4_write,
};

int __init pin4_drv_init(void)   //程序的真实入口
{

    int ret;
    devno = MKDEV(major,minor);  //创建设备号
    ret   = register_chrdev(major, module_name,&pin4_fops);  //注册驱动  告诉内核，把这个驱动加入到内核驱动的链表中

    pin4_class=class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");
    pin4_class_dev =device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);  //创建设备文件

 
    return 0;
}

void __exit pin4_drv_exit(void)
{

    device_destroy(pin4_class,devno);//销毁设备
    class_destroy(pin4_class);//销毁类
    unregister_chrdev(major, module_name);  //卸载驱动

}

module_init(pin4_drv_init);  //入口
module_exit(pin4_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

4.驱动测试

（1）把驱动文件放到上位机的driver/目录下
（2）修改Makefile  把其编译为模块
			把	obj-m   += xxx. o 加入到makefile中
（3）编译成模块
	ARCH=arm CROSS_COMPILE=交叉编译工具 KERNEL=内核版本  make modules
（4） 装载驱动到驱动链表
			sudo   insmod xxx.ko
  (	5)装载驱动会自动生成设备  比如 /dev/pin4,通过chmod 666 /dev/pin4 给其执行权限
  （6）运行测试程序调用驱动
  		
		
内核驱动装载： sudo  insmod xxx.ko
内核驱动卸载  ：sudo  rmmod xxx 不用写ko
查看内核模块：lsmod
内核的printk相当于用户态的printf  通过dmesg查看内核打印信息

5，地址

1.总线地址
		总线地址就是cpu可以访问内存的地址范围
		装了32位系统的计算机最大可以访问2 ^32bit
		Linux可以通过cat /proc/meminfo
2.物理地址
		硬件的实际地址或绝对地址就是硬件的物理地址
3.虚拟地址
		虚拟地址就是逻辑地址，是基于算法的地址，软件层面的地址。

当物理地址不够用时，会通过MMU单元映射为虚拟地址，通过虚拟地址来保证程序的运行。上层应用操作的地址都是虚拟地址。
页表是内存非连续分区分配的基础，实现从逻辑地址转化成物理地址。页表是mmu管理的

6.树莓派驱动开发

//pin4_driver2.c
#include 		 //file_operations声明
#include     //module_init  module_exit声明
#include       //__init  __exit 宏定义声明
#include 	 //class  devise声明
#include    //copy_from_user 的头文件
#include      //设备号  dev_t 类型声明
#include           //ioremap iounmap的头文件


static struct class *pin4_class;  
static struct device *pin4_class_dev;

static dev_t devno;                //设备号
static int major =231;  		   //主设备号
static int minor =0;			   //次设备号
static char *module_name="pin4";   //模块名

volatile unsigned int* GPFSL0=NULL;//功能选择 输入或输出
volatile unsigned int* GPSET0=NULL//输出高电平
volatile unsigned int* GPCLR0=NULL//清0
//volatile  的作用
	//1.避免编译优化 ，避免系统把地址优化为别的地址
	//2.可以直接读出它的值
//IO口起始空间 0x3f000000
//led_open函数
static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)
{
    printk("pin4_open\n");  //内核的打印函数和printf类似
    //配置pin4引脚为输出引脚   bit14-12配置001
    *GPFSL0 &=~(0x6<<12);//0x6为110 让第14 13位为0   给110左移12位11正好对着14 13位  在取反14 13位就是0了（计算机的位是从0开始的）
    //接下来让第12为1
    *GFPSL0 |=(0x1<<12);//这样1正好在12位   与它或运算第12位恰好为1
    
    return 0;
}

//led_write函数
static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{	
	int userCmd；
	copy_from_user(&userCmd,buf,count);//读取用户态应用的输出并用userCmd去接收
	//读取上层应用write的值来判断输出1还是0
	printk("get value\n");
	if(userCmd==1){
		//拉高电平
		printk("set 1\n");
		*GPSET0 |= 0x1 << 4;//让pin4引脚为1
	}
	else if(userCmd==0){
		//拉低电平
		printk("set 0\n");
		*GPCLR0 |= 0x1 << 4;//让pin4引脚为0
	}else{
		printk("undo\n");
	}
    return 0;
}

static struct file_operations pin4_fops = {

    .owner = THIS_MODULE,
    .open  = pin4_open,
    .write = pin4_write,
};

int __init pin4_drv_init(void)   //程序的真实入口
{

    int ret;
    devno = MKDEV(major,minor);  //创建设备号
    ret   = register_chrdev(major, module_name,&pin4_fops);  //注册驱动  告诉内核，把这个驱动加入到内核驱动的链表中

    pin4_class=class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");
    pin4_class_dev =device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);  //创建设备文件
 
	GPFSEL0 = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200000,4);
	//0x3f200000是物理地址  根据页表 1个字节按照虚拟地址是4个字节  ioremap把物理地址转化为虚拟地址
	GPSET0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f20001C,4);
	GPCLR0  = (volatile unsigned int *)ioremap(0x3f200028,4);

    return 0;
}

void __exit pin4_drv_exit(void)
{
	iounmap(GPFSEL0);//它的作用就是把映射过来的物理地址还原，释放掉虚拟地址
	iounmap(GPSET0);
	iounmap(GPCLR0);
	
    device_destroy(pin4_class,devno);//销毁设备
    class_destroy(pin4_class);//销毁类
    unregister_chrdev(major, module_name);  //卸载驱动

}

module_init(pin4_drv_init);  //入口
module_exit(pin4_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

7.用户态测试代码

//test.c
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
        int fd;
        int cmd;

        fd = open("/dev/pin4",O_RDWR);
        if(fd < 0){
                printf("open failed\n");
                perror("reson");
        }else{
                printf("open success\n");
        }

        printf("请输入0 / 1\n 0:设置pin4为低电平\n 1:设置pin4为高电平\n");
        scanf("%d",&cmd);

        if(cmd == 0){
                printf("pin4设置成低电平\n");
        }else if(cmd == 1){
                printf("pin4设置成高电平\n");
        }

        fd = write(fd,&cmd,4);//写一个数字1,写4个字节
        return 0;
}

8.编译

1.把驱动代码拷贝到/driver/char目录下
2.修改Makefile
3.回到源码目录/linux-rpi-4.14.y再执行下面指令编译为模块 生成xxx.ko

	ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make modules

4.把生成的模块拷贝到开发板 scp指令
5.交叉编译测试代码

arm-linux-gnueabihf-gcc test.c -o pin4test

6.把test发送到开发板 scp指令

9.装载驱动模块

1.sudo insmod pin4_drive2.ko装载驱动

如果要卸载的话就用 sudo rmmod指令
2.sudo chmod 666 /dev/pin4 给所有用户执行权限
3.运行 ./pin4test