驱动开发基础
1、Hello驱动
我们应用程序使用open函数的时候，会调用内核的sys_open函数，然后接下来
1、然后打开普通文件的话会使用文件系统操作硬件，
2、要是打开驱动文件，会使用驱动程序对应的drv_open函数
怎么写驱动程序
我们驱动对应的drv_open等函数写好了，存放在file_operation结构体中
将结构体告诉内核，也就是将结构体通过一个函数注册到内核中（注册的时候会设定主设备号，可自己设定也可以系统分配）
将结构体存放到一个对应的数组中，这就叫做注册到内核中，内核会根据主设备号在这个数组中存放查找我们结构体
Linux内核允许多个驱动共享一个主设备号，但更多的设备都遵循一个驱动对一个主设备号的原则
内核维护这一个以主设备号为key的全局哈希表，而哈希表中的数据部分为与该主设备号对应的驱动程序（只有一个次设备）
app打开一个文件，会获得一个整数，这个整数对应一个结构体struct_file.
应用根据主设备号，在数组中找到一个file_operation结构体，这个结构体提供驱动的各种读写函数
struct file {
union {
struct llist_node fu_llist;
struct rcu_head fu_rcuhead;
} f_u;
struct path f_path;
struct inode *f_inode; /* cached value */
const struct file_operations *f_op; //各种操作选项
/*
* Protects f_ep_links, f_flags.
* Must not be taken from IRQ context.
*/
spinlock_t f_lock;
atomic_long_t f_count;
unsigned int f_flags; //open函数传入的参数
fmode_t f_mode; //open函数传入的参数
struct mutex f_pos_lock;
loff_t f_pos;
struct fown_struct f_owner;
const struct cred *f_cred;
struct file_ra_state f_ra;
u64 f_version;
struct address_space *f_mapping;
} __attribute__((aligned(4))); /* lest something weird decides that 2 is OK */struct file_opwerations
struct file_operations {
struct module *owner;
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*read_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
ssize_t (*write_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
int (*iterate) (struct file *, struct dir_context *);
int (*iterate_shared) (struct file *, struct dir_context *);
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode *, struct file *);
int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
int (*release) (struct inode *, struct file *);
int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);
int (*fasync) (int, struct file *, int);
int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
实验手动写一个驱动程序
1、驱动程序
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/* 1. 确定主设备号 */
static int major = 0; //表示内核自动分配主设备号
static char kernel_buf[1024];//保存app下发的字符串，也就是将用户空间的buf数据传递到这个里面
static struct class *hello_class; //定义一个类，用来自动创建设备节点
#define MIN(a, b) (a < b ? a : b)//取二者最小
/* 3. 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体 */
/*
加入static 免得污染命名空间
_usr 表示来着用户空间，buf用户空间指针，
size 读多长的数据
struct file *：文件结构体
loff_t *：读取数据的偏移量
*/
static ssize_t hello_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
int err;
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
err = copy_to_user(buf, kernel_buf, MIN(1024, size));//拷贝数据从内核空间到用户空间大小不得超过1024
return MIN(1024, size);//返回处理的数据的长度
}
static ssize_t hello_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
int err;
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
err = copy_from_user(kernel_buf, buf, MIN(1024, size));//将用户空间的数据拷贝到内核空间大小不得超过1024字节
return MIN(1024, size);
}
//struct inode文件的数据结构
static int hello_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return 0;
}
//struct inode文件的数据结构
static int hello_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return 0;
}
/* 2. 定义自己的file_operations结构体 */
static struct file_operations hello_drv = {
.owner = THIS_MODULE,//给结构体成员中的owner赋值
.open = hello_drv_open,//将结构体hello_drv_open赋给open属性
.read = hello_drv_read,
.write = hello_drv_write,
.release = hello_drv_close,
};
/* 4. 把file_operations结构体告诉内核：注册驱动程序 */
/* 5. 谁来注册驱动程序啊？得有一个入口函数：安装驱动程序时，就会去调用这个入口函数 */
//这就相当于主函数
static int __init hello_init(void)
{
int err;
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
//注册file_operation结构体，返回值就是主设备号
major = register_chrdev(0, "hello", &hello_drv); /* /dev/hello *///传入操作函数的结构体
hello_class = class_create(THIS_MODULE, "hello_class");
err = PTR_ERR(hello_class);
if (IS_ERR(hello_class)) {
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
unregister_chrdev(major, "hello");
return -1;
}
//创建出设备节点
device_create(hello_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "hello"); /* /dev/hello */
return 0;
}
/* 6. 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 */
static void __exit hello_exit(void)
{
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
device_destroy(hello_class, MKDEV(major, 0));//销毁设备节点
class_destroy(hello_class);
unregister_chrdev(major, "hello");
}
/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点 */
module_init(hello_init);//将hello_init修饰成入口函数
module_exit(hello_exit);//将hello_init修饰成出口函数
MODULE_LICENSE("GPL");//该驱动程序遵守GPL协议
2、应用程序
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/*
* ./hello_drv_test -w abc
* ./hello_drv_test -r
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
char buf[1024];
int len;
/* 1. 判断参数 */
//要是参数不对就打印出用法
if (argc < 2)
{
printf("Usage: %s -w \n", argv[0]);
printf(" %s -r\n", argv[0]);
return -1;
}
/* 2. 打开文件 */
fd = open("/dev/hello", O_RDWR);//打开设备节点hello，这个名字是根据我们的驱动程序给命名的，以读方式打开
if (fd == -1)
{
printf("can not open file /dev/hello\n");
return -1;
}
/* 3. 写文件或读文件 */
//strcmp函数，要是第一个字符等于第二个字符的话，就会返回0
if ((0 == strcmp(argv[1], "-w")) && (argc == 3))//输入的第二个参数是-w,并且还存放第三个参数
{
len = strlen(argv[2]) + 1;
len = len < 1024 ? len : 1024;
write(fd, argv[2], len);//将argv[2]写入到fd中
else
{
len = read(fd, buf, 1024); //将fd中的数据读到buf
buf[1023] = '\0';
printf("APP read : %s\n", buf);
}
close(fd);
return 0;
}
查看开发板中的所有的驱动程序
cat /proc/devices查看加载的驱动
lsmod加载设备驱动
insmod 100ask_led.ko // 装载驱动程序
卸载设备驱动
rmmod drv.ko查看是否存放hello设备节点
ls /dev/hello2、LED硬件原理
环型电路演变，只要有高电位出发，到低电位停止就可以
当引脚电力不足，使用三极管
只要主芯片1.2v就可以将三极管下面导通，然后上面的3.3v就可以与地面产生电路，要是0v就无法导通三极管
另外一种接法
当左边第一个3.3导通，那个黑点电位就是0
三极管基础
当左边电压大于右边电压就是想当与导通，电流就可以从上面流到下面
当右边电位大于左边电位，三极管导通，电流可以从下流到上
4、普适GPIO引脚的操作方法
1、使能
2、设置为gpio口
3、设置为输出功能
4、设置电位为高还是地
操作寄存器注意不要影响到其他位
1、读出寄存器的值
2、修改bit0的值为1
3、写回去
要是直接设置data_reg = 1的话，会设置bit0、bit1、bit2的值
使用set_reg函数简单方便
使用clr_reg函数
这两个函数，只有设置为1的位才可以使得实际位生效
p7 GPIO操作方法
CCM时钟控制模块
1、通过设置其中的寄存器使能某个gpio口
IOMUXC IO复用控制器
2、设置其中的某个寄存器来设置某个引脚（gpio）列如：引脚功能（gpio就是其中一种功能）、是输入还是输出、是否使用上拉电阻之类
P12 最简单的LED驱动程序
驱动程序的框架
我们应用程序要read函数通过内核来调用对应驱动程序的read函数，那我们怎么让内核调动对应的驱动程序呢？
内部存放一个数组regsiter_chrdrv,数组中存放对应驱动程序的file_operation函数，数组中的位置就是是主设备号（数组下标）
在我们装载驱动程序的时候，内核会自动调用入口函数，入口函数就会创建将operation函数填充到上面的数组中
在我们入口函数中在填充chrdev数组的时候，调用下面两个函数去自动创建设备节点
在卸载驱动程序的时候，内核会自动调用出口函数，该函数会将operation函数对应的位置给删除
细节
应用程序无法直接访问到驱动程序中的数据，必须使用辅助函数
copy_to_usr
copy_from_user
驱动程序怎么操作硬件
驱动程序无法直接使用硬件寄存器的物理地址，必须使用ioctl映射成一个虚拟地址，然后使用虚拟地址访问寄存器
怎么查看芯片手册来看引脚
0、查看芯片看LED原理图
1、使能
2、设置为GPIO5_3为GPIO
也就是要使得这个寄存器最后三位变成101
3、设置为输出功能
gpio_3 设置为输出，就是在将改寄存器的引脚3设置为1（芯片引脚从0开始的）
4、设置电位为高还是低（低就是点亮，高是熄灭）
o 表示高电位，1表示地电位
代码
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
static int major;//主设备号
static struct class *led_class; //类可以自动创建设备节点
/* registers 定义指向硬件寄存器的指针，通过操作指针控制寄存器*/
//volation 表示不进行优化
/*
引脚设置
1、使能
2、配置成gpio
*/
// IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 地址：0x02290000 + 0x14
static volatile unsigned int *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3;//将GPIO5_3设置为GOIO模式
// GPIO5_GDIR 地址：0x020AC004
static volatile unsigned int *GPIO5_GDIR;//设置引脚是输入还是输出方向
//GPIO5_DR 地址：0x020AC000
static volatile unsigned int *GPIO5_DR;//控制引脚输出高电平还是低电平
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf,
size_t count, loff_t *ppos)
{
char val;
int ret;
/* copy_from_user : get data from app */
ret = copy_from_user(&val, buf, 1);
/* to set gpio register: out 1/0 */
if (val)
{
/* set gpio to let led on */
*GPIO5_DR &= ~(1<<3); //让bit3等于0
}
else
{
/* set gpio to let led off */
*GPIO5_DR |= (1<<3); //让bit3等于1
}
return 1;
}
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
/* enable gpio5
* configure gpio5_io3 as gpio
* configure gpio5_io3 as output
*/
*IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 &= ~0xf;
//0xf = 1111 ~0xf = 0000
//*IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 = *IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 & ~0xf;
//清掉后四位就是将后四位与0&
*IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 |= 0x5; //后三位101
*GPIO5_GDIR |= (1<<3); //设置GPIO5引脚3为1表示输出，也就是芯片的第四个引脚
return 0;
}
static struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.write = led_write,
.open = led_open,
};
/* 入口函数 */
static int __init led_init(void)
{
printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
major = register_chrdev(0, "100ask_led", &led_fops);
/* ioremap 将寄存器的物理地址转换成虚拟地址*/
// IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 地址：0x02290000 + 0x14
IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 = ioremap(0x02290000 + 0x14, 4);
// GPIO5_GDIR 地址：0x020AC004
GPIO5_GDIR = ioremap(0x020AC004, 4);
//GPIO5_DR 地址：0x020AC000
GPIO5_DR = ioremap(0x020AC000, 4);
led_class = class_create(THIS_MODULE, "myled");
device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "myled"); /* /dev/myled */
return 0;
}
static void __exit led_exit(void)
{
//清楚掉地址转换的结果
iounmap(IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3);
iounmap(GPIO5_GDIR);
iounmap(GPIO5_DR);
device_destroy(led_class, MKDEV(major, 0));
class_destroy(led_class);
unregister_chrdev(major, "100ask_led");
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
P13 LED驱动程序框架
将共同的部分写成一个leddrv.c，然后其他不同部分就写不同文件里面
分层思想实现支持多个板子
1、leddrv.c（通用部分）
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include "led_opr.h"
#define LED_NUM 2
/* 1. 确定主设备号 */
static int major = 0;
static struct class *led_class; //这个类自动创建出设备节点
struct led_operations *p_led_opr; //创建指向led_operations结构体的指针
#define MIN(a, b) (a < b ? a : b) //取最小值
/* 3. 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体 */
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;
}
/* write(fd, &val, 1); */
static ssize_t led_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
int err;
char status; //状态变量
struct inode *inode = file_inode(file);
int minor = iminor(inode); //获得次设备号
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
err = copy_from_user(&status, buf, 1);//将数据从buf中拷贝到status中
/* 根据次设备号和status控制LED */
p_led_opr->ctl(minor, status);
return 1;
}
static int led_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{
int minor = iminor(node);
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
/* 根据次设备号初始化LED */
p_led_opr->init(minor);
return 0;
}
static int led_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return 0;
}
/* 2. 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. 把file_operations结构体告诉内核：注册驱动程序 */
/* 5. 谁来注册驱动程序啊？得有一个入口函数：安装驱动程序时，就会去调用这个入口函数 */
static int __init led_init(void)
{
int err;
int i;
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
major = register_chrdev(0, "100ask_led", &led_drv); /* /dev/led *///驱动程序的名字叫做100ask_led
led_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_led_class");//创建一个生成设置节点的类名字叫做100ask_led_class
err = PTR_ERR(led_class);
if (IS_ERR(led_class)) {
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
unregister_chrdev(major, "100ask_led");
return -1;
}
//创建出多个设备节点
for (i = 0; i < LED_NUM; i++)
device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "100ask_led%d", i); /* /dev/100ask_led0,1,... */
p_led_opr = get_board_led_opr();//获得单板结构体
return 0;
}
/* 6. 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 */
static void __exit led_exit(void)
{
int i;
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
// 销毁设备节点
for (i = 0; i < LED_NUM; i++)
device_destroy(led_class, MKDEV(major, i)); /* /dev/100ask_led0,1,... */
device_destroy(led_class, MKDEV(major, 0));
class_destroy(led_class);
unregister_chrdev(major, "100ask_led");
}
/* 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");
2、board.c（单板不同部分）
各种硬件操作函数的定义+操作函数的整合+提供操作函数整合后的指针
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include "led_opr.h"
static int board_demo_led_init (int which) /* 初始化LED, which-哪个LED */
{
printk("%s %s line %d, led %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which);
return 0;
}
static int board_demo_led_ctl (int which, char status) /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */
{
printk("%s %s line %d, led %d, %s\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which, status ? "on" : "off");
return 0;
}
//填充操作函数
static struct led_operations board_demo_led_opr = {
.init = board_demo_led_init,
.ctl = board_demo_led_ctl,
};
//获得操作函数的结构体指针
struct led_operations *get_board_led_opr(void)
{
return &board_demo_led_opr;
}
#ifndef _LED_OPR_H //只有后面的存在，就不再往下执行
#define _LED_OPR_H
//创建操作函数的结构体
struct led_operations {
int (*init) (int which); /* 初始化LED, which-哪个LED */
int (*ctl) (int which, char status); /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */
};
//声明一个函数
struct led_operations *get_board_led_opr(void);//定义一个指针指向结构体Lled_operations
#endif
P 19 驱动设计的思想：面向对象/分层/分离
用结构体来表示某个对象
分离思想
将硬件怎么做？、用那个硬件分开
1、上下分层
将设计硬件的比如
初始化gpio、设置GPIO写成board.c
同用的就写在drv.c里面
2、左右分离
将board.c分成两部分
1、数据配置（资源）
2、硬件操作
P 20 驱动进化之路-总线设备驱动
为了使得兼容多个驱动，扩展了分离思想
硬件操作都在platform_driver 、资源分配都在platform_device上
platform_device(资源分配)使用那个LED灯
核心就是资源选择结构体
#include "led_resource.h"
//选择第三组第一个引脚
static struct led_resource board_A_led = {
.pin = GROUP_PIN(3,1),
};
//获得资源结构体的指针
struct led_resource *get_led_resouce(void)
{
return &board_A_led;
}
platform_device结构体中的struct resource结构体（各种各样的LED灯）
ifndef _LED_RESOURCE_H
#define _LED_RESOURCE_H
/* GPIO3_0 */
/* bit[31:16] = group */
/* bit[15:0] = which pin */
#define GROUP(x) (x>>16) //操作哪个GPIO组(16~31)
#define PIN(x) (x&0xFFFF) //操作具体哪个引脚（0~15）
#define GROUP_PIN(g,p) ((g<<16) | (p))//操作哪个GPIO组的哪个引脚
//创建资源分配函数
struct led_resource {
int pin;
};
//定义一个函数获得资源分配函数指针
struct led_resource *get_led_resouce(void);
#endif
platform_driver(硬件操作)
核心就是硬件操作函数结构体
static int board_demo_led_init (int which) /* 初始化LED, which-哪个LED */
static int board_demo_led_ctl (int which, char status) /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */ 设备树
将各种引脚配置参数存放在内核之外，配置文件dts（指定使用那个引脚），
然后将dts编译成dtb传给内核
内核解析dtb文件，构造出一系列的strcut platform_device 这类的
devicr 与drv怎么挂钩的
1、当我们注册一个平台设备，设备就会放在左边链表，注册一个平台drv就会放在右边链表
2、当注册设备或者驱动的时候，都会在对面查找是否有匹配的，匹配成功调用drv函数
3、怎么查找是否匹配成功？
bus结构体
1、先比较左边override非她不嫁，是否与右边的名字一样
2、比较左边的名字是否在右边id_table支持的范围内
3、比较左边的名字是否与右边的driver名字一样
代码有删减
static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)
{
/* When driver_override is set, only bind to the matching driver */
if (pdev->driver_override)
return !strcmp(pdev->driver_override, drv->name);
/* Then try to match against the id table */
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);
}P 21 LED模板驱动程序的改造-总线设备驱动模型
调用流程
1、应用层调用open函数，相应的驱动程序就会调用file_operations结构体成员变量里面的驱动led_drv_open函数，该函数调用底层提供的p_led_opr ->init去设置硬件
2、p_led_opr函数指针是底层芯片代码提供的，到底操作那个引脚是board.c来完成
新的框架
p 22 设备树的语法
将资源配置文件存放内核之外，我们只需要传入配置文件，内核就可以解析资源分配信息
配置文件是设备树写的
指定引脚资源就是给控制引脚的寄存器，赋给一个32位或16位的数，这个就可以选择使用某个引脚
基本语法
[label:] node-name[@unit-address] {
[properties [= value] ]
[child nodes]
}
A.[]——表示可选项
B.label:——标签，方便dts文件的引用，通过符号‘&’进行引用
C.node-name——节点名字
D.@unit-addresss——如果node没有reg属性，不需要该选项；如果有就必须和reg第 一个地址相等(The unit-address must match the first address specified in the
设备树文件在内核源码中，只要进入内核源码目录，直接make dtbs 就可以然后板子会自动加载设备树文件（实际上是uboot传给内核的）
常用属性
1、#address_cells、 #size_cells
address-cells：address 要用多少个 32 位数来表示地址
size-cells：size 要用多少个 32 位数来表示大小
2、compatible
板子可以兼容的模块
3、model
板子实际的型号
4、status
dtsi 文件中定义了很多设备，但是在你的板子上某些设备是没有的。这时 你可以给这个设备节点添加一个 status 属性，设置为“disabled，取消这个设备树的设备
5、reg
它可以用来描述一段空间
p23 内核对设备树的处理与使用
我们可以通过该节点找到它的父亲节点和孩子节点
可以转换成结构体的节点
哪些不能转换成节点的node不是说没作用，而是他们被父节点操控吗，都会有作用的
1、也就是说根节点下的子节点要是有compatile就可以转换成结构体
2、一个节点有compatile并且它的值是simple_bus、simple-mfd、isa、arm、amba-bus，它的子节点也可以生成结构体
platform_device 与 platform_driver匹配
在设备树的添加之后的匹配
在node节点中name、type、和properties链表下的compstible属性三项找对应的platform_driver
在match_table中也有上面三个属性，三个只要有一个相同就可以，三个属性的匹配优先级不同下面是最高的
内核里面函数操作设备树的device_node资源转换成platform_device的资源
platform_device 中含有resoure数组,它来自device_node的reg、interrupters属性
内核提供很多函数, 可以通过它获得其他属性
将设备树转换的platform_device 的信息传输到驱动设备platform_drv中
真正负责底层硬件的读写函数
struct led_operations {
int (*init) (int which); /* 初始化LED, which-哪个LED */
int (*ctl) (int which, char status); /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */
};怎么写一个好的设备树文件
P24 LED模板驱动程序的改造-设备树
加载流程
1、先将驱动文件写好编译好
2、在内核中修改好设备树文件，然后再内核主目录编译，然后放到共享文件夹中
3、将设备树文件存放到/boot下面
4、重启之后就会加载设备树文件
5、可以看到
实际我的platform在是下面那个
编写设备树核心-设备树节点指定资源，platform_driver获得资源
static int chip_demo_gpio_probe(struct platform_device *pdev)//传入资源设备指针
{
struct device_node *np;//创建一个指向node的指针
int err = 0;
int led_pin;
np = pdev->dev.of_node; //取出node节点
if (!np) //节点不存在
return -1;
err = of_property_read_u32(np, "pin", &led_pin);//读取节点属性值
g_ledpins[g_ledcnt] = led_pin;//将读出的数据存放到数组g_ledpins[]中
led_class_create_device(g_ledcnt);//创建出设备节点
g_ledcnt++;
return 0;
APP怎么获得按键值
除了第一种其他的都涉及到了中断服务程序
1、
APP打开文件，调用驱动的drv_open函数来配置GPIO引脚为输入模式
然后app使用read函数，驱动调用drv_read获得引脚的状态
while(1) 里面循环执行
2、
这个与上一个差不多，驱动的open函数还会注册一个中断服务程序，驱动的read函数要是可以读到数据就直接返回，没有就等待
当我们按下按键，就会触发中断，中断就会保存按键数据，然后唤醒等待
3、
在上面基础上增加一个drv_poll，要是有数据poll函数就会返回一个状态给read函数，表示有按键
要是没有数据，poll函数机会休眠，这个休眠时间是用户自己指定的，到了就会自动唤醒返回一个状态表示没有数据。
4、异步通知（发信号）
中断程序会记录按键数据，然后给进程发送信号，app收到信号会先执行信号处理函数，在信号处理函数中使用read去读取按键值
核心：驱动给app发信号，然后app执行中断处理函数
Princtrl 与GPIO
要操作 GPIO 引脚，先把所用引脚配置为 GPIO 功能，这通过 Pinctrl 子系 统来实现。
然后就可以根据设置引脚方向(输入还是输出)、读值──获得电平状态，写 值──输出高低电平
以前我们通过寄存器来操作 GPIO 引脚，即使 LED 驱动程序，对于不同的板 子它的代码也完全不同。
当 BSP 工程师实现了 GPIO 子系统后，我们就可以：
在设备树里指定 GPIO 引脚
在驱动代码中：使用 GPIO 子系统的标准函数获得 GPIO、设置 GPIO 方向、读 取/设置 GPIO 值。
这样的驱动代码，将是单板无关的。
Princtrl 子系统
设置每个引脚的作用，需要设置某些寄存器，为了便于操作我们引入了Printcrl子系统，我们直接调用函数来设置某个引脚的作用
Pinctrl子系统来选择引脚的功能（mux function）、配置引脚
bsp工程师就是把自己芯片的支持加入到Princtrl系统中去
Princtrl子系统是服务端，client是客户端会调用子系统中的节点
在设备树文件中添加一个UATR节点,叫做一个client，子系统的一个客户，会使用print子系统
通过pinctrl-name 定义引脚的两个状态，后面通过pinctrl-0、pinctrl-1来设置（这些节点是预先设置好了的）
复用引脚 ：在gpio口的作用上，还可以实现其他作用
设置引脚：
具体的pinctrl函数
GPIO 子系统
通过gpio子系统我们可以直接在设备树中）(也就是对gpio口进行操作)
当一个引脚被复用为GPIO功能时，我们可以去设置它的方向、设置/读取它的值
管理GPIO，技能支持芯片本身的GPIO，也能支持扩展的GPIO
提供统一的、便捷的访问接口，实现：输入、输出、中断
1、在设备树下指定使用那组的哪个引脚
gpio-controller
每一组gpio都有一个gpio-controller//表示这个节点是一个 GPIO Controller，它下面有很 多引脚r; #gpio-cells =
表示这个控制器下每一个引脚要用 2 个 32 位的数 (cell)来描述。
普遍的用法是，用第 1 个 cell 来表示哪一个引脚，用第 2 个 cell 来表示 有效电平：
GPIO_ACTIVE_HIGH ： 高电平有效 GPIO_ACTIVE_LOW : 低电平有效
2、 在驱动代码中调用 GPIO 子系统
驱动程序中要包含头文件
下表列出常用的函数
基于 GPIO 子系统的 LED 驱动程序
驱动代码的修改
1、与设备树中的节点complatile对应
static const struct of_device_id ask100_leds[] = {
{ .compatible = "100ask,leddrv" },
{ },2、在 probe 函数中获得 GPIO
3、在 open 函数中调用 GPIO 函数设置引脚方向
4、在 write 函数中调用 GPIO 函数设置引脚值
5、释放 GPIO
设备树文件的修改
1、Pinctrl 信息
&iomuxc_snvs {
……
myled_for_gpio_subsys: myled_for_gpio_subsys{
fsl,pins = <
MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER3__GPIO5_IO03 0x000110A0
>;
};2、 设备节点信息(放在根节点下)：
myled {
compatible = "100ask,leddrv";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&myled_for_gpio_subsys>;
led-gpios = <&gpio5 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};
异常与中断的概念及处理流程
中断的处理
1、保存现场（各类寄存器）
2、去处理（中断）
3、恢复现场
ARM对异常（中断）的使用过程
0、中断也是一种异常
1、cpu总开关可以屏蔽所有的中断
2、cpu每执行完一条指令都会检查一下是否有中断
3、对于不同的异常，跳去不同的地址执行程序，这些地址上只是一条跳转指令，跳出执行其他函数
异常向量表
总结中断处理过程
进程线程中断的核心-栈
cpu对内存只有读写两种指令
cpu内部有很多寄存器，执行 a = a + b，先是将a读到内存的寄存器中，然后将b读到寄存器中，然后内部执行a + b 结果存放在a中，最后将a存放到内存中
在切出去的时候，间cpu中的寄存器数据存放在栈里面，等继续执行的时候就会将栈中寄存器的数据存放到cpu中
进程调度核心
进程共享数据和代码，但是每个线程都有自己的栈空间
对中断处理的演进
中断的上下部
中断就像是有一个中断数组，每一个中断项就对应一个位置里面存放了中断函数。
cpu一旦发生了硬件中断就会跳到硬件中断数组中，然后寻找对应的执行函数，
软件中断一旦发生先设置中断标志位为1，等硬件中断都执行完了，就会执行软件中断
硬件中断由硬件产生，软件中断是人为设置的，核心函数raise_softirq，设置标志位为1，代表了发生中断
preempt_count 为零表示没有中断在进行，为1表示有一个中断在进行中
中断下半部是处理所有中断的下半部
工作队列
将下半部耗时间的中断变成一个线程与应用线程一起运行
等处理完上半部就把work放进队列里面，后面会和其他线程一起参与调度
新技术：线程化的中断
对每一个中断都创建一个内核线程
给中断创建一个线程，等上半部分函数执行结束也就是中断上半部分，就会调用线程函数执行下半部中断
中断中的重要的数据结构
cpu先读取A中断控制器的寄存器来判断是B发出的中断还是其他模块发出的中断
1、在A中有一个中断数组irq_desc[A].handle_irq去细分是那个中断产生的
2、A中有一个中断处理函数链表irq action
要是发现是发生的是B号中断，就会读取B中断控制器中的寄存器来判断是具体那个设备发出的中断
1、在B中有一个中断数组irq_desc[B].handle_irq去细分是那个中断产生的
2、B中有一个中断处理函数链表irq action
GIC送中断给CPU，然后GPIO送中断给GIC
两个中断，一个是gpio的中断另一个是GIC的中断
1、A会调用直接的irg来确定，中断是那个部分产生的，然后去左边执行对应的函数。
2、B也会调用handle函数来确定是左边哪个外设产生的中断信号，然后去action链表中找到执行对应的函数
irq_handler_t hander 上半部中断
irq_handler_t thread_fn 下半部中断
在设备树中添加指定中断
1、中断控制器节点
在设备树中描述一个中断控制器
找到对应的驱动程序 加上compatible
表示是一个中断控制器 加上 interrupt-controller
用多少位来描述一个中断控制器 cell
2、设备节点
compliation 表示需要那个驱动通过这个找到驱动
gpios 表明该节点需要使用那几个gpio
pinctrl 配置引脚为gpio功能
代码中可以直接将gpio名字转换成中断号
一般使用中断需要在设备树节点指定中断，但是对于gpio内核中有一个函数，就不需要指定使用什么中断，我们可以直接把gpio号转换为中断号
1、修改驱动程序
1、获得中断号
2、编写中断处理函数
3、request_irq
//该结构体接受了node节点中gpio口的信息
struct gpio_key{
int gpio;
struct gpio_desc *gpiod;
int flag;
int irq;
} ;
static struct gpio_key *gpio_keys_100ask;
//中断实现函数
static irqreturn_t gpio_key_isr(int irq, void *dev_id)
{
struct gpio_key *gpio_key = dev_id;
int val;
val = gpiod_get_value(gpio_key->gpiod);
printk("key %d %d\n", gpio_key->gpio, val);
return IRQ_HANDLED;
}
/* 1. 从platform_device获得GPIO
* 2. gpio=>irq
* 3. request_irq
*/
static int gpio_key_probe(struct platform_device *pdev)
{
int err;
struct device_node *node = pdev->dev.of_node;//device_node 是platform-device结构体里面的
int count;
int i;
enum of_gpio_flags flag;
unsigned flags = GPIOF_IN;
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
count = of_gpio_count(node);
if (!count)
{
printk("%s %s line %d, there isn't any gpio available\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return -1;
}
//1、从设备树获得GPIO信息存放到gpio_keys_100ask数组中去
gpio_keys_100ask = kzalloc(sizeof(struct gpio_key) * count, GFP_KERNEL);
for (i = 0; i < count; i++)
{
gpio_keys_100ask[i].gpio = of_get_gpio_flags(node, i, &flag);//获得节点node的第i个节点并且把flag保存下来
if (gpio_keys_100ask[i].gpio < 0)
{
printk("%s %s line %d, of_get_gpio_flags fail\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return -1;
}
gpio_keys_100ask[i].gpiod = gpio_to_desc(gpio_keys_100ask[i].gpio);
gpio_keys_100ask[i].flag = flag & OF_GPIO_ACTIVE_LOW;
if (flag & OF_GPIO_ACTIVE_LOW)
flags |= GPIOF_ACTIVE_LOW;
err = devm_gpio_request_one(&pdev->dev, gpio_keys_100ask[i].gpio, flags, NULL);
//2、利用函数将gpio转换成中断号
gpio_keys_100ask[i].irq = gpio_to_irq(gpio_keys_100ask[i].gpio);
}
for (i = 0; i < count; i++)
{
//申请中断，调用中断函数
err = request_irq(gpio_keys_100ask[i].irq, gpio_key_isr, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, "100ask_gpio_key", &gpio_keys_100ask[i]);
}
return 0;
}
static int gpio_key_remove(struct platform_device *pdev)
{
//int err;
struct device_node *node = pdev->dev.of_node;
int count;
int i;
count = of_gpio_count(node);//获得引脚个数
for (i = 0; i < count; i++)
{
free_irq(gpio_keys_100ask[i].irq, &gpio_keys_100ask[i]);
}
kfree(gpio_keys_100ask);
return 0;
}
//该结构体保存与设备树节点匹配的名字
static const struct of_device_id ask100_keys[] = {
{ .compatible = "100ask,gpio_key" },
{ },
};
/* 1. 定义platform_driver */
static struct platform_driver gpio_keys_driver = {
.probe = gpio_key_probe,
.remove = gpio_key_remove,
.driver = {
.name = "100ask_gpio_key",
.of_match_table = ask100_keys,//跳转到上面的结构体 struct of_device_id ,获取.compatible属性，这个是与设备树节点compatible的值是相同的
},
};
/* 2. 在入口函数注册platform_driver */
static int __init gpio_key_init(void)
{
int err;
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
err = platform_driver_register(&gpio_keys_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 gpio_key_exit(void)
{
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
platform_driver_unregister(&gpio_keys_driver);
}
/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点 */
module_init(gpio_key_init);
module_exit(gpio_key_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
2、修改设备树文件
1、pinctrl
2、设备节点
十九、驱动程序的基石
1、休眠与唤醒
上层的应用read函数会调用底层的read函数
底层read函数当有按键值就会返回，没有就会应用就会休眠
判断是否有按键值，有就会继续向下走，没有就会休眠
将自己存放到等待队列，event等于true就会休眠
将按键值保存到用户空间
返回给应用程序
触发硬件中断之后，就会保存下按键值，然后唤醒应用程序，底层read函数将保存的按键值传给应用程序
在等待队列里面唤醒线程
在执行驱动在执行read函数的的时候，就会陷入休眠
中断休眠函数
* 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体 */
static ssize_t gpio_key_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
//printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
int err;
wait_event_interruptible(gpio_key_wait, g_key);//要是g_key等于0，就会陷入休眠
err = copy_to_user(buf, &g_key, 4);
g_key = 0;
return 4;
}
//中断唤醒函数
static irqreturn_t gpio_key_isr(int irq, void *dev_id)
{
struct gpio_key *gpio_key = dev_id;
int val;
val = gpiod_get_value(gpio_key->gpiod);
printk("key %d %d\n", gpio_key->gpio, val);
g_key = (gpio_key->gpio << 8) | val;
wake_up_interruptible(&gpio_key_wait);//唤醒休眠队列
return IRQ_HANDLED;
}等待中断唤醒函数被调用，就会触发中断唤醒函数
2、POLL机制
闹钟闹醒
设置闹钟时间
内核中的poll
第一次进入for循环，发现没有数据就陷入修眠，等时间到了再次进入for循环发现没有数据但是已经超时间了，就会return返回
内核中的poll的作用
先poll检测事件，然后再调用read函数
3、异步通知（软件中断）
不休眠，等别人（中断）通知再去执行要做的事情
核心就是发信号
也就是驱动程序主动通知APP，然后app去处理这个信号
用户程序：
1、signal(SIGIO, input_handler); //安装信号处理函数
2、打开驱动
3、将进程pid告诉驱动
4、打开驱动的异步通知功能
驱动支持
当驱动中有数据，驱动就会调用这个函数给应用发出一个信号 kill_fasync（PID,SIGIO）
4、阻塞与非阻塞
阻塞：调用read函数读取按键的时候要是没有获得数据，read函数就会休眠等待
非阻塞：调用read函数读取按键的时候不管有没有获得数据，read函数都会直接返回
5、定时器
1、时间
2、做事情
等到了指定的时间，就会执行指定的函数
6、中断下半部（tasklet）
将一些麻烦的一起·都存放在下半部执行
7、工作队列
将下半部存放在一个线程队列中，这样中断也可以参与线程调度
8、中断的线程化处理
给每一中断都创建一个线程，都可以参与线程调度
9、mmap基础知识
将内核中的数据映射到用户态，app可以直接读取内核中的数据，加快了数据传输