beep驱动函数分析

驱动程序模块

S3C2410 GPIO的操作函数,在hardware.h文件中有：

s3c2410_gpio_cfgpin     //配置端口的GPIO的功能
s3c2410_gpio_getcfg     //读取功能配置
s3c2410_gpio_pullup     //配置上拉电阻
s3c2410_modify_misccr //杂项配置

s3c2410_gpio_getirq      //给定端口，转换出IRQ号
s3c2410_gpio_irqfilter    //配置IRQ过滤使能与否

s3c2410_gpio_setpin     //写数据到端口
s3c2410_gpio_getpin     //从端口读数据

这些函数的实现在gpio.h中

void s3c2410_gpio_setpin(unsigned int pin, unsigned int to)
{
void __iomem *base = S3C2410_GPIO_BASE(pin);//算出端口所在组虚拟基址如：//GPA=0xF0E00000   

                                                                                                                               //GPB=0XF0E00010

unsigned long offs = S3C2410_GPIO_OFFSET(pin);        //算出端口所在组的偏移量（0～31）
unsigned long flags;
unsigned long dat;

local_irq_save(flags);

dat = __raw_readl(base + 0x04);    //虚拟基址加0x04为 GP*DAT寄存器，加0x00为GP*ON等  

                                                     //读出当前GP*DAT寄存器的值                
dat &= ~(1 << offs);     //根据offs偏移量对该寄存器中选中的 位 清零，其他位保持不变
dat |= to << offs;         //根据形参对要求的位进行位操作，来实现对具体某个IO口的配置
__raw_writel(dat, base + 0x04);     //将配置写入到寄存器（这里是虚拟地址）

local_irq_restore(flags);
}

1.S3C2410_GPB5是端口编号，定义在regs-gpio.h中，

#define S3C2410_GPIO_BANKB   (32*1)
#define S3C2410_GPIONO(bank,offset)   ((bank) + (offset))
#define S3C2410_GPB5         S3C2410_GPIONO(S3C2410_GPIO_BANKB, 5)

S3C2410共有130个GPIO，分为9组（GPA~GPJ），每组最多可以有32个，每个GPIO有2~4个可选功能，每组的控制寄存器空间有4个，例如对于GPB，有GPBCON、GPBDAT、GPBUP和Reserved，分别是功能配置、数据缓存、上拉使能和保留。

上面的S3C2410_GPB5就是GPIO的编号，也就是在号码空间（0~32*9-1）中的位置，bank是分组的基号码，offset是组内偏移量。（也就是说把所有的IO口从0开始进行统一的编号如：S3C2410_GPA0=0，S3C2410_GPA1=1，S3C2410_GPB0=32，S3C2410_GPC0=48等）

2.S3C2410_GPB5_OUTP是端口功能，定义在regs-gpio.h中，

#define S3C2410_GPB5_INP     (0x00 << 10)
#define S3C2410_GPB5_OUTP    (0x01 << 10)

GPBCON的第10、11两位用于配置GPB5的功能，00 = Input ，01 = Output

4.S3C2410_GPIO_BASE和S3C2410_GPIO_OFFSET也是在regs-gpio.h文件中定义，

#define S3C2410_GPIO_BASE(pin)       ((((pin) & ~31) >> 1) + S3C24XX_VA_GPIO)
#define S3C2410_GPIO_OFFSET(pin)   ((pin) & 31)

而在map.h中有：

/* GPIO ports */
#define S3C24XX_VA_GPIO    S3C2410_ADDR(0x00E00000) //虚拟地址S3C24XX_VA_GPIO= 0xF0E00000
#define S3C2400_PA_GPIO    (0x15600000)
#define S3C2410_PA_GPIO    (0x56000000) //GPACON 物理地址
#define S3C24XX_SZ_GPIO    SZ_1M //0x100000 = 1024 *1024

S3C2410_GPIO_BASE作用是：根据端口编号pin，算出端口所在组的虚拟基址。((pin) & ~31)是去掉pin当中小于等于31的零头（清0低5位），>>1的原因是每组GPIO中最多可以有32个端口，控制这些端口需要4个寄存器空间，4个寄存器空间就需要4*4=16个字节进行编址，32/16=2，左移一位刚好满足。也就是说，上一组端口和下一组端口的编号相差32，而控制寄存器的地址相差16。

S3C2410_GPIO_OFFSET作用是：根据端口编号pin，算出端口所在组的偏移量。((pin) & 31)即去掉比31大的数（清0第6位以上的位）。     

5. __raw_readl和__raw_writel

Linux对I/O的操作都定义在asm/io.h中，相应的在arm平台下，就在asm-arm/io.h中。

#define __raw_readl(a)   (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned int __force   *)(a))
#define __raw_writel(v,a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned int __force   *)(a) = (v))

在include\linux\compiler.h中：

#ifdef __CHECKER__
……
extern void __chk_io_ptr(void __iomem *);
#else
……
# define __chk_io_ptr(x) (void)0
……
#endif

__raw_readl(a)展开是：((void)0, *(volatile unsigned int _force *)(a))。在定义了__CHECKER__的时候先调用__chk_io_ptr检查该地址，否则__chk_io_ptr什么也不做，*(volatile unsigned int _force *)(a)就是返回地址为a处的值。(void)xx的做法有时候是有用的，例如编译器打开了检查未使用的参数的时候需要将没有用到的参数这么弄一下才能编译通过。

CPU对I/O的物理地址的编程方式有两种：一种是I/O映射，一种是内存映射。__raw_readl和__raw_writel等是原始的操作I/O的方法，由此派生出来的操作方法有：inb、outb、_memcpy_fromio、readb、writeb、ioread8、iowrite8等。

6.local_irq_save和local_irq_restore

关中断和开中断，在asm-arm/system.h中定义。

#define local_irq_save(x)      \
({        \
__asm__ __volatile__(      \
"mrs %0, cpsr   @ local_irq_save\n" \
"cpsid i"       \
: "=r" (x) : : "memory", "cc");     \
})

#define local_irq_save(x)      \
({        \
   unsigned long temp;     \
   (void) (&temp == &x);     \
__asm__ __volatile__(      \
"mrs %0, cpsr   @ local_irq_save\n" \
" orr %1, %0, #128\n"      \
" msr cpsr_c, %1"      \
: "=r" (x), "=r" (temp)      \
:        \
: "memory", "cc");      \
})

 

//这里面的函数都是内核导出函数/plat-s3c24XX/gpio.c中

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/io.h>

#include <mach/hardware.h>
#include <mach/gpio-fns.h>
#include <asm/irq.h>

#include <mach/regs-gpio.h>

//设置gpio的工作模式，是输入，输出还是其他的

//s3c2410_gpio_cfgpin（S3C2410_GPB(5),S3C2410_GPIO_INPUT）,就是设置GPB5为输入模式

应用程序模块

 1、linux硬件设备操作函数 open(/dev/ietctl, O_RDWR|...)

（1）这是文件I/O的常用函数，open函数，open函数用来打开一个设备，他返回的是一个整型变量，如果这个值等于-1，说明打开文件出现错误，如果为大于0的值，那么这个值代表的就是文件标示符

（2）控制字可以有多种，我现在给你列出来：
O_RDONLY 只读打开。
O_WRONLY 只写打开。
O_RDWR 读、写打开。
O_APPEND 每次写时都加到文件的尾端。
O_CREAT 若此文件不存在则创建它。使用此选择项时，需同时说明第三个参数mode，用其说明该新文件的存取许可权位。
O_EXCL 如果同时指定了O_CREAT，而文件已经存在，则出错。这可测试一个文件是否存在，如果不存在则创建此文件成为一个原子操作。
O_TRUNC 如果此文件存在，而且为只读或只写成功打开，则将其长度截短为0。
O_NOCTTY 如果p a t h n a m e指的是终端设备，则不将此设备分配作为此进程的控制终端。
O_NONBLOCK 如果p a t h n a m e指的是一个F I F O、一个块特殊文件或一个字符特殊文件，则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I / O操作设置非阻塞方式。
O_SYNC 使每次w r i t e都等到物理I / O操作完成。

这些控制字都是通过“或”符号分开（|）

当调用系统调用open时，操作系统会将文件系统对应设备文件的inode中的file_operations安装进用户进程的task_struct中的file_struct，然后再调用具体文件的file_operations中的open函数，其他的read、write等等也是如此，所以实际上open操作实际上是一个连接过程。而file_operations中open、read函数是直接针对底层硬件的操作，简单地说实际上就是对具体硬件接口的控制/状态寄存器和数据寄存器的读写。

2、int ioctl(int fd, ind cmd, …)；是设备驱动程序中对设备的I/O通道进行管理的函数。

（1）其中fd就是用户程序打开设备时使用open函数返回的文件标示符，

         cmd就是用户程序对设备的控制命令，

         至于后面的省略号，那是一些补充参数，一般最多一个，有或没有是和cmd的意义相关的。

（2）cmd参数如何得出

这里确实要说一说，cmd参数在用户程序端由一些宏根据设备类型、序列号、传送方向、数据尺寸等生成，这个整数通过系统调用传递到内核中的驱动程序，再由驱动程序使用解码宏从这个整数中得到设备的类型、序列号、传送方向、数据尺寸等信息，然后通过switch{case}结构进行相应的操作。

printk、printf区别

printk相当于printf的孪生姐妹，一个运行在用户态，另一个则运行在 内核态。

printk是在 内核中运行的，向控制台输出显示的函数， Linux内核首先在 内核空间分配一个静态 缓冲区，作为显示用的空间，然后调用sprintf，格式化显示字符串，最后调用tty_write向 终端进行信息的显示。

printk与printf的差异，是什么导致一个运行在 内核态而另一个运行用户态？其实这两个函数的几乎是相同的，出现这种差异是因为tty_write函数需要使用fs指向的被显示的字符串，而fs是专门用于存放用户态段选择符的，因此，在内核态时，为了配合tty_write函数，printk会把fs修改为内核态 数据段选择符ds中的值，这样才能正确指向内核的 数据缓冲区，当然这个操作会先对fs进行压栈保存，调用tty_write完毕后再 出栈恢复。总结说来，printk与printf的差异是由fs造成的，所以差异也是围绕对fs的处理。