linux学习之路_or1200下linux简单gpio字符设备驱动（上）

mutougeda · 发表于 2021-7-26 13:28

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      前几次我们把linux给boot通了，这所谓的移植也只是个名头而且，真正的移植有时间可以去看看\arch\openrisc下的移植代码，强调我现在也是在用而已，按我的理解的话不是真正意义的开发。

      那就继续先用这吧，好，现在回来《or1200软件环境搭建》的过程来，那时我们在虚拟机cross compile了lrz和lsz文件，这是因为什么，因为现在我们只是boot通了内核，除了UART这个外设之外我们在内核或模块程序中有关于ipcores的驱动，所以，我们想在这个最简单的内核上调试程序的时，至少在网卡调通之前我们能用串口下载程序代码，不幸中的万幸了，基于串口的通信协议来传输文件，而lrz和lsz就是串口的z-mode协议的实现。

      好，既然如此，把lrz和lsz扔到openrisc-3.1\arch\openrisc\support\initramfs\bin目录下

回到ipcores上面，在opencores的网站上找到simple_gpio这个工程，下载下来。

添加到SOC上，按照我自己做的SOC，地址设置为0x91000000

千万千万记得，把板上的LED灯资源绑到GPIO Controller的端口上

Tcl脚本文件

现在打开openrisc目录下device-tree文件openrisc-3.1\arch\openrisc\boot\dts，

      把最后关于simple_gpio的设备描述加上去

      然后，按照《or1200移植linux》的过程重新编译linux源码，生成uImage即可。

      重新download uImage启动之后，可在\bin目录下找到lrz和lsz

当输出lrz的时候会弹出传输文件框

      现在可以随意找个文件测试一下板子的当前设置的baudrate下能不能无错传输。

      对了，又想起一件事，上一届来公司的应届的学生，来了十几个，也就是我们这批了，有个兄弟前几天跟我说他辞职回桂林了，然后我就问题辞职你要干嘛，他就说回去跟一个小研发团队做项目创业去~估计3月底就撤了~至于什么项目这里就帮他保密一下了，但是我觉得做出来，推得早的话还蛮有市场的，这里也预祝下小朱能升级到朱总，哪天想起我就把我招过去当小弟就够了~呵呵~~~

      好，基本步骤就此为止，现在转入到gpio字符驱动代码当中去。

      参考宋宝华老师的《Linux设备驱动开发详解》第6章——字符设备驱动。

      根据我自己的理解总结一下编写字符驱动模块的一般步骤：

      1.根据自己编程习惯选择包含cdev的自定义结构体或直接使用cdev结构体。

      2.例化file_operations结构体，然后填充文件操作的有关成员函数，并根据自己要求编写有关成员函数操作。

      3.编写模块加载函数，包括io资源申请注册，中断号申请注册，设备号申请注册，内存申请，注册字符设备，

      4.编写模块卸装函数，加载模块的逆操作。

      5.封装成2.6内核的驱动设备模型platform机制，包括编写platform_driver模块加载函数和卸装函数，填充platform_driver结构体的probe，remove，suspend，resume等成员，编写各成员函数。

      6.编写应用层的测试代码。

      好，到资源栏下载我自己编写的simple gpio controller的字符驱动，对照一面的一般步骤一步步看代码

1.cdev结构体，这里我选择编写包含cdev的自定义结构体

struct simple_gpio{
void __iomem *base;
struct cdev gpio_cdev;
};
H# r( G) {% c! b; \* A( e

2.file_operations结构体

例化file_operations类，gpio controller operation

struct file_operations gpio_ctl_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = gpio_read,
.write = gpio_write,
.unlocked_ioctl = gpio_ioctl,
.open = gpio_open,
.release = gpio_release,
};
" S! O6 c9 f1 K4 K) C

编写file_operation成员函数，只实现open和ioctl函数

/******************************************* for file operations *******************************************/
int gpio_open(struct inode *inode, struct file *file){
struct simple_gpio *gpio;
gpio = container_of(inode->i_cdev, struct simple_gpio, gpio_cdev);
file->private_data = gpio;
return 0;
}
int gpio_release(struct inode *inode, struct file *file){
return 0;
}
ssize_t gpio_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_ops){
return count;
}
ssize_t gpio_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_ops){
return count;
}
long gpio_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long data){
struct simple_gpio *gpio = file->private_data;
switch(cmd){
case LED_ON:
simple_gpio_write8(gpio, SIMPLE_GPIO_DAT, 0x00);
break;
case LED_OFF:
simple_gpio_write8(gpio, SIMPLE_GPIO_DAT, 0xff);
break;
default:
printk(KERN_ALERT"led control : no cmd run [ --kernel-- ]\n");
return (-EINVAL);
}
return 0;
}
5 P) s# t: h/ n1 G' a

      3.模块加载函数

      这里说明下，函数大部分流程我放在platform driver的probe函数中实现

/******************************************* for char device driver *******************************************/
static int __devinit simple_gpio_setup(struct simple_gpio *gpio){
cdev_init(&gpio->gpio_cdev, &gpio_ctl_ops);
gpio->gpio_cdev.owner = THIS_MODULE;
register_chrdev_region(MKDEV(GPIO_MAJOR, GPIO_MINOR), 1, "simple_gpio");
return cdev_add(&gpio->gpio_cdev, MKDEV(GPIO_MAJOR, GPIO_MINOR), 1);
}
/******************************************* for platform device driver *******************************************/
static int __devinit simple_gpio_probe(struct platform_device *pdev){
int ret;
struct simple_gpio *gpio;
struct resource *io_res, *irq_res;
/* get resources info*/
io_res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
if (!io_res)
return -ENODEV;
irq_res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0);
if (!irq_res)
return -ENODEV;
/* request memery for simple_gpio */
gpio = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*gpio), GFP_KERNEL);
if (!gpio)
return -ENOMEM;
if (!devm_request_mem_region(&pdev->dev, io_res->start,
resource_size(io_res), pdev->name)){
dev_err(&pdev->dev, "Memory region busy\n");
return -EBUSY;
}
/* map io memery to kenel space */
gpio->base = devm_ioremap_nocache(&pdev->dev, io_res->start,
resource_size(io_res));
if (!gpio->base){
dev_err(&pdev->dev, "Unable to map registers\n");
return -EIO;
}
/* register simple_gpio char device */
simple_gpio_setup(gpio);
/* set outputs and light leds */
simple_gpio_led_init(gpio);
/* register interrupt */
ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq_res->start, simple_gpio_isr, 0,
pdev->name, gpio);
if(ret){
dev_err(&pdev->dev, "Cannot claim IRQ\n");
return ret;
}
/* save struct gpio as device private data */
platform_set_drvdata(pdev, gpio);
/* mount into sysfs */
gpio_class = class_create(THIS_MODULE, "gpio_class");
device_create(gpio_class, NULL, MKDEV(GPIO_MAJOR, GPIO_MINOR), NULL, "led");
return 0;
}
1 J" C! s" i! f( T i8 z

4.模块卸装函数

与加载函数相同，流程放在platform driver的remove函数中实现

/******************************************* for char device driver *******************************************/
static void __devexit simple_gpio_clean(struct simple_gpio *gpio){
unregister_chrdev_region(MKDEV(GPIO_MAJOR, GPIO_MINOR), 1);
cdev_del(&gpio->gpio_cdev);
}
/******************************************* for platform device driver *******************************************/
static int __devexit simple_gpio_remove(struct platform_device* pdev){
struct simple_gpio *gpio = platform_get_drvdata(pdev);
/* extinguish leds */
simple_gpio_led_exit(gpio);
/* remove data */
platform_set_drvdata(pdev, NULL);
/* unregister simple_gpio char device */
simple_gpio_clean(gpio);
device_destroy(gpio_class, MKDEV(GPIO_MAJOR, GPIO_MINOR));
class_destroy(gpio_class);
return 0;
}
/ `+ m$ }9 R" r

5.封装成platform机制

对于这个步骤，基本上是一个固定的格式，个人理解就是通用的字符设备驱动套进去platform机制，至于这个机制，很多blog都有解释，这里就不详细再说明了，主要是platform_device，platform_driver，bus三者之间的关系，platform_driver有一系列的操作函数，platform_device对设备的属性描述。

#define simple_gpio_suspend NULL
#define simple_gpio_resume NULL
static struct of_device_id simple_gpio_match[] = {
{ .compatible = "opencores,simple_gpio", },
{},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, simple_gpio_match);
/* work with hotplug and coldplug */
MODULE_ALIAS("platform:simple_gpio");
static struct platform_driver simple_gpio_driver = {
.probe = simple_gpio_probe,
.remove = __devexit_p(simple_gpio_remove),
.suspend = simple_gpio_suspend,
.resume = simple_gpio_resume,
.driver = {
.owner = THIS_MODULE,
.name = "simple_gpio",
.of_match_table = simple_gpio_match,
},
};
static int __init simple_gpio_init(void){
return platform_driver_register(&simple_gpio_driver);
}
static void __exit simple_gpio_exit(void){
platform_driver_unregister(&simple_gpio_driver);
}* s* M$ O3 r( `' f

6.测试文件

在linux应用层去做文件打开、读写、关闭操作相信学C的时候就应该有深刻的理解，这里的我们在驱动上没有实现read和write函数的具体操作，只实现了ioctl的操作，所以测试文件很简单，目的是看到LED灯闪烁的现象，所以只是简单打开设备文件，执行在驱动中定义好的命令而已。

//------------------------------------- main ---------------------------------------------
int main(void)
{
int fd;
int ret;
char *i;
printf("\nstart simple_gpio_led_driver test ! \n\n");
sleep(1);
fd = open(DEVICE_NAME, O_RDWR);
printf("fd = %d\n",fd);
if (fd == -1){
printf("open device %s error !\n",DEVICE_NAME);
}
else{
while(1){
ioctl(fd,LED_OFF);
printf ("leds is off ! \n");
sleep(1);//sleep for 1s
ioctl(fd,LED_ON);
printf ("leds is on ! \n");
sleep(1);
}
// close
ret = close(fd);
printf ("ret=%d\n",ret);
printf ("close gpio_led_driver test\n");
}
return 0;
}- J9 g$ b3 \6 m