「正点原子Linux连载」第五十五章设备树下的platform驱动编写

2020-3-21 10:03:38 1191

0 1）实验平台：正点原子Linux开发板 2）摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》关注官方微信号公众号，获取更多资料：正点原子第五十五章设备树下的platform驱动编写上一章我们详细的讲解了Linux下的驱动分离与分层，以及总线、设备和驱动这样的驱动框架。基于总线、设备和驱动这样的驱动框架，Linux内核提出来platform这个虚拟总线，相应的也有platform设备和platform驱动。上一章我们讲解了传统的、未采用设备树的platform设备和驱动编写方法。最新的Linux内核已经支持了设备树，因此在设备树下如何编写platform驱动就显得尤为重要，本章我们就来学习一下如何在设备树下编写platform驱动。 55.1设备树下的platform驱动简介platform驱动框架分为总线、设备和驱动，其中总线不需要我们这些驱动程序员去管理，这个是Linux内核提供的，我们在编写驱动的时候只要关注于设备和驱动的具体实现即可。在未设备树的Linux内核下，我们需要分别编写并注册platform_device和platform_driver，分别代表设备和驱动。在使用设备树的时候，设备的描述被放到了设备树中，因此platform_device就不需要我们去编写了，我们只需要实现platform_driver即可。在编写基于设备树的platform驱动的时候我们需要注意一下几点： 1、在设备树中创建设备节点毫无疑问，肯定要先在设备树中创建设备节点来描述设备信息，重点是要设置好compatible属性的值，因为platform总线需要通过设备节点的compatible属性值来匹配驱动！这点要切记。比如，我们可以编写如下所示的设备节点来描述我们本章实验要用到的LED这个设备：示例代码55.1.1 gpioled设备节点 1 gpioled { 2 #address-cells =<1>; 3 #size-cells =<1>; 4 compatible ="atkalpha-gpioled"; 5 pinctrl-names ="default"; 6 pinctrl-0=<&pinctrl_led>; 7 led-gpio =<&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>; 8 status ="okay"; 9}; 示例55.1.1中的gpioled节点其实就是45.4.1.2小节中创建的gpioled设备节点，我们可以直接拿过来用。注意第4行的compatible属性值为"atkalpha-gpioled"，因此，我们一会在编写platform驱动的时候一定要设置of_match_table也有此值。 2、编写platform驱动的时候要注意兼容属性上一章已经详细的讲解过了，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：示例代码55.1.2 of_match_table匹配表的设置 1 staticconststruct of_device_id leds_of_match[]={ *2 {.compatible ="atkalpha-gpioled"},/ 兼容属性 /* *3 {/ Sentinel /}* 4 }; 5 6 MODULE_DEVICE_TABLE(of, leds_of_match); 7 8 staticstruct platform_driver leds_platform_driver ={ 9 .driver ={ 10 .name ="imx6ul-led", 11 .of_match_table = leds_of_match, 12 }, 13 .probe = leds_probe, 14 .remove = leds_remove, 15 }; 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55.1.1中创建的gpioled这个设备。第2行的compatible值为"atkalpha-gpioled"，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leds_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leds_of_match，至此我们就设置好了platform驱动的匹配表了。 3、编写platform驱动基于设备树的platform驱动和上一章无设备树的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。 55.2 硬件原理图分析本章实验我们只使用到IMX6U-ALPHA开发板上的LED灯，因此实验硬件原理图参考8.3小节即可。 55.3 实验程序编写本实验对应的例程路径为：开发板光盘->2、Linux驱动例程->18_dtsplatform。本章实验我们编写基于设备树的platform驱动，所以需要在设备树中添加设备节点，然后我们只需要编写platform驱动即可。 55.3.1 修改设备树文件首先修改设备树文件，加上我们需要的设备信息，本章我们就使用到一个LED灯，因此可以直接使用45.4.1小节编写的gpioled子节点即可，不需要在重复添加。 55.3.2 platform驱动程序编写设备已经准备好了，接下来就要编写相应的platform驱动了，新建名为"18_dtsplatform"的文件夹，然后在18_dtsplatform文件夹里面创建vscode工程，工作区命名为"dtsplatform"。新建名为leddriver.c的驱动文件，在leddriver.c中输入如下所示内容：示例代码55.3.2.1 leddriver.c文件代码段 1 #include <linux/types.h> 2 #include <linux/kernel.h> 3 #include <linux/delay.h> 4 #include <linux/ide.h> 5 #include <linux/init.h> 6 #include <linux/module.h> 7 #include <linux/errno.h> 8 #include <linux/gpio.h> 9 #include <linux/cdev.h> 10 #include <linux/device.h> 11 #include <linux/of_gpio.h> 12 #include <linux/semaphore.h> 13 #include <linux/timer.h> 14 #include <linux/irq.h> 15 #include <linux/wait.h> 16 #include <linux/poll.h> 17 #include <linux/fs.h> 18 #include <linux/fcntl.h> 19 #include <linux/platform_device.h> 20 #include <asm/mach/map.h> 21 #include <asm/uaccess.h> 22 #include <asm/io.h> 23/************************************************************* 24 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved. 25文件名 : leddriver.c 26作者 : 左忠凯 27版本 : V1.0 28描述 : 设备树下的platform驱动 29其他 : 无 30论坛 : www.openedv.com 31日志 : 初版V1.0 2019/8/13 左忠凯创建 32 ************************************************************/ 33 #define LEDDEV_CNT 1 / 设备号长度 / 34 #define LEDDEV_NAME "dtsplatled" / 设备名字 / 35 #define LEDOFF 0 36 #define LEDON 1 37 38/ leddev设备结构体 / 39struct leddev_dev{ 40 dev_t devid; / 设备号 / 41struct cdev cdev; / cdev / 42struct class class; /* 类 / 43struct device device; /* 设备 / 44int major; / 主设备号 / 45struct device_node node; /* LED设备节点 / 46int led0; / LED灯GPIO标号 / 47}; 48 49struct leddev_dev leddev; / led设备 / 50 51/ 52 * @description : LED打开/关闭 53 * @param - sta : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED 54 * @Return : 无 55 / 56void led0_switch(u8 sta) 57{ 58if(sta == LEDON ) 59 gpio_set_value(leddev.led0,0); 60elseif(sta == LEDOFF) 61 gpio_set_value(leddev.led0,1); 62} 63 64/ 65 * @description : 打开设备 66 * @param – inode : 传递给驱动的inode 67 * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量 68 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。 69 * @return : 0 成功;其他失败 70 / 71staticint led_open(struct inode inode,struct file filp) 72{ 73 filp->private_data =&leddev;/ 设置私有数据 / 74return0; 75} 76 77/ 78 * @description : 向设备写数据 79 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符 80 * @param - buf : 要写给设备写入的数据 81 * @param - cnt : 要写入的数据长度 82 * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移 83 * @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败 84 / 85static ssize_t led_write(struct file filp,constchar __user buf, size_t cnt, loff_t offt) 86{ 87int retvalue; 88unsignedchar databuf[2]; 89unsignedchar ledstat; 90 91 retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt); 92if(retvalue <0){ 93 94 printk("kernel write failed!rn"); 95return-EFAULT; 96} 97 98 ledstat = databuf[0]; 99if(ledstat == LEDON){ 100 led0_switch(LEDON); 101}elseif(ledstat == LEDOFF){ 102 led0_switch(LEDOFF); 103} 104return0; 105} 106 107/* 设备操作函数 / 108staticstruct file_operations led_fops ={ 109.owner = THIS_MODULE, 110.open = led_open, 111.write = led_write, 112}; 113 114/ 115 * @description : flatform驱动的probe函数，当驱动与 116 * 设备匹配以后此函数就会执行 117 * @param - dev : platform设备 118 * @return : 0，成功;其他负值,失败 119 / 120staticint led_probe(struct platform_device dev) 121{ 122 printk("led driver and device was matched!rn"); 123/* 1、设置设备号 / 124if(leddev.major){ 125 leddev.devid = MKDEV(leddev.major,0); 126 register_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT, LEDDEV_NAME); 127}else{ 128 alloc_chrdev_region(&leddev.devid,0, LEDDEV_CNT, LEDDEV_NAME); 129 leddev.major = MAJOR(leddev.devid); 130} 131 132/ 2、注册设备 / 133 cdev_init(&leddev.cdev,&led_fops); 134 cdev_add(&leddev.cdev, leddev.devid, LEDDEV_CNT); 135 136/ 3、创建类 / 137 leddev.class = class_create(THIS_MODULE, LEDDEV_NAME); 138if(IS_ERR(leddev.class)){ 139return PTR_ERR(leddev.class); 140} 141 142/ 4、创建设备 / 143 leddev.device = device_create(leddev.class,NULL, leddev.devid, NULL,* LEDDEV_NAME); 144if(IS_ERR(leddev.device)){ 145return PTR_ERR(leddev.device); 146} 147 148/* 5、初始化IO / 149 leddev.node = of_find_node_by_path("/gpioled"); 150if(leddev.node ==NULL){* 151 printk("gpioled node nost find!rn"); 152return-EINVAL; 153} 154 155 leddev.led0 = of_get_named_gpio(leddev.node,"led-gpio",0); 156if(leddev.led0 <0){ 157 printk("can't get led-gpiorn"); 158return-EINVAL; 159} 160 161 gpio_request(leddev.led0,"led0"); 162 gpio_direction_output(leddev.led0,1);/设置为输出，默认高电平 / 163return0; 164} 165 166/* 167 * @description : remove函数，移除platform驱动的时候此函数会执行 168 * @param - dev : platform设备 169 * @return : 0，成功;其他负值,失败 170 / 171staticint led_remove(struct platform_device dev) 172{ 173 gpio_set_value(leddev.led0,1); /* 卸载驱动的时候关闭LED / 174 175 cdev_del(&leddev.cdev); / 删除cdev / 176 unregister_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT); 177 device_destroy(leddev.class, leddev.devid); 178 class_destroy(leddev.class); 179return0; 180} 181 182/ 匹配列表 / 183staticconststruct of_device_id led_of_match[]={ 184{.compatible ="atkalpha-gpioled"}, 185{/ Sentinel /} 186}; 187 188/ platform驱动结构体 / 189staticstruct platform_driver led_driver ={ 190.driver ={ 191.name ="imx6ul-led", / 驱动名字，用于和设备匹配 / 192.of_match_table = led_of_match, / 设备树匹配表 / 193}, 194.probe = led_probe, 195.remove = led_remove, 196}; 197 198/ 199 * @description : 驱动模块加载函数 200 * @param : 无 201 * @return : 无 202 / 203staticint __init leddriver_init(void) 204{ 205return platform_driver_register(&led_driver); 206} 207 208/ 209 * @description : 驱动模块卸载函数 210 * @param : 无 211 * @return : 无 212 / 213staticvoid __exit leddriver_exit(void) 214{ 215 platform_driver_unregister(&led_driver); 216} 217 218 module_init(leddriver_init); 219 module_exit(leddriver_exit); 220 MODULE_LICENSE("GPL"); 221 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai"); 第33~112行，传统的字符设备驱动，没什么要说的。第120~164行，platform驱动的probe函数，当设备树中的设备节点与驱动之间匹配成功以后此函数就会执行，原来在驱动加载函数里面做的工作现在全部放到probe函数里面完成。第171~180行，remobe函数，当卸载platform驱动的时候此函数就会执行。在此函数里面释放内存、注销字符设备等，也就是将原来驱动卸载函数里面的工作全部都放到remove函数中完成。第183~186行，匹配表，描述了此驱动都和什么样的设备匹配，第184行添加了一条值为"atkalpha-gpioled"的compatible属性值，当设备树中某个设备节点的compatible属性值也为"atkalpha-gpioled"的时候就会与此驱动匹配。第189~196行，platform_driver驱动结构体，191行设置这个platform驱动的名字为"imx6ul-led"，因此，当驱动加载成功以后就会在/sys/bus/platform/drivers/目录下存在一个名为"imx6u-led"的文件。第192行设置of_match_table为上面的led_of_match。第203~206行，驱动模块加载函数，在此函数里面通过platform_driver_register向Linux内核注册led_driver驱动。第213~216行，驱动模块卸载函数，在此函数里面通过platform_driver_unregister从Linux内核卸载led_driver驱动。 55.3.3 编写测试APP测试APP就直接使用上一章54.4.2小节编写的ledApp.c即可。 55.4 运行测试55.4.1 编译驱动程序和测试APP1、编译驱动程序* 编写Makefile文件，本章实验的Makefile文件和第四十章实验基本一样，只是将obj-m变量的值改为"leddriver.o"，Makefile内容如下所示：示例代码55.4.1.1 Makefile文件 1 KERNELDIR:= /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek ...... 4 obj-m := leddriver.o ...... 11 clean: 12$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean 第4行，设置obj-m变量的值为"leddriver.o"。输入如下命令编译出驱动模块文件： make-j32 编译成功以后就会生成一个名为"leddriver.o"的驱动模块文件。 2、编译测试APP 测试APP直接使用上一章的ledApp这个测试软件即可。 55.4.2 运行测试将上一小节编译出来leddriver.ko拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中，重启开发板，进入到目录lib/modules/4.1.15中，输入如下命令加载leddriver.ko这个驱动模块。 depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令 modprobeleddriver.ko //加载驱动模块驱动模块加载完成以后到/sys/bus/platform/drivers/目录下查看驱动是否存在，我们在leddriver.c中设置led_driver(platform_driver类型)的name字段为"imx6ul-led"，因此会在/sys/bus/platform/drivers/目录下存在名为"imx6ul-led"这个文件，结果如图55.4.2.1所示：图55.4.2.1 imx6ul-led驱动同理，在/sys/bus/platform/devices/目录下也存在led的设备文件，也就是设备树中gpioled这个节点，如图55.4.2.2所示：图55.4.2.2 gpioled设备驱动和模块都存在，当驱动和设备匹配成功以后就会输出如图55.4.2.3所示一行语句：图55.4.2.3 驱动和设备匹配成功驱动和设备匹配成功以后就可以测试LED灯驱动了，输入如下命令打开LED灯： ./ledApp /dev/dtsplatled 1 //打开LED灯在输入如下命令关闭LED灯： ./ledApp /dev/dtsplatled 0 //关闭LED灯观察一下LED灯能否打开和关闭，如果可以的话就说明驱动工作正常，如果要卸载驱动的话输入如下命令即可： rmmodleddriver.ko 0
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