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本帖最后由 正点原子 于 2020-10-26 11:51 编辑
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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};
复制代码
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 };
复制代码
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 : <a href="www.openedv.com" target="_blank">www.openedv.com</a>
- 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!\r\n");
- 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!\r\n");
- 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!\r\n");
- 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-gpio\r\n");
- 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");
复制代码
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APP
1、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
复制代码
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
复制代码
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
复制代码
在输入如下命令关闭LED灯:
- ./ledApp /dev/dtsplatled 0 //关闭LED灯
复制代码
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:
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