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标题: linux学习之路_or1200下linux简单gpio字符设备驱动（上） [打印本页]

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作者: mutougeda    时间: 2021-7-26 13:28
标题: linux学习之路_or1200下linux简单gpio字符设备驱动（上）

        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。
; [7 B& _5 K# [9 K9 w  @1 S# ?
        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


* x! K2 m/ C( Z+ H8 i
  I& `- w8 ^+ f* z; o# }        回到ipcores上面，在opencores的网站上找到simple_gpio这个工程，下载下来。


0 s8 E6 s7 B. W
& S2 p* i4 I& j: N0 A* f        添加到SOC上，按照我自己做的SOC，地址设置为0x91000000

+ Q6 a9 g( H6 |! M( z. g6 }
; @; c; }+ M6 r- C9 J5 i
$ O9 ^/ {" `$ C* x8 k        千万千万记得，把板上的LED灯资源绑到GPIO Controller的端口上


! x7 M! {& D( L
        Tcl脚本文件


' b/ v4 N% b& M7 ?( }  L$ A
        现在打开openrisc目录下device-tree文件openrisc-3.1\arch\openrisc\boot\dts，
; Z/ w/ E# v- E! Z8 }

( R# o- \! }, R0 c2 g, W) W
& Y* ~" C, S2 E4 j        把最后关于simple_gpio的设备描述加上去
2 |( \% O! |8 O& E3 _: E" H; g: |
        然后，按照《or1200移植linux》的过程重新编译linux源码，生成uImage即可。
; \  w1 w) y/ U- [" _5 _  d7 u  e0 U
$ l6 h" Q, F9 K" c        重新download uImage启动之后，可在\bin目录下找到lrz和lsz
2 n3 G1 n6 r' w, S% h
  J9 X6 E8 M; Q) ^
* C9 p# D; B5 V: E1 I0 j0 h
  |' O; `5 A8 W* S9 n8 V) R        当输出lrz的时候会弹出传输文件框



3 D+ \/ |7 G4 W1 u2 i( C* f        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。
. K5 b# `: v' F% z& P5 I7 A* x
        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~~~
9 K+ H& ~3 H. \5 t. d& n8 b5 Q# a
$ V( |( W5 q  l2 G8 U, ^' Q, Y        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。

! I1 C. F  G8 U) ]

        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。

* I4 Q# c* T. h0 M' w4 K7 g8 ~        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，
+ ]1 m( g) G2 q' x6 w" k! h
7 s4 R5 L7 A, v5 r        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 p+ M; [5 T7 e
        6.编写应用层的测试代码。
. Z1 \! l- S3 P3 U" A- ]! ]  O# v
2 P* n3 ~8 ~/ d; p4 [        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
- }* z2 j, t7 @& S. E

• struct simple_gpio{
•     void __iomem *base;
•     struct cdev gpio_cdev;
• };
  

" h4 T/ Z9 f  R! V- k
! Q$ G4 y( \" W: x% N5 z6 {6 \/ m1 ^        2.file_operations结构体
1 w9 z! V+ j) S0 S* T0 E8 s  ]
7 ?6 U, i" A: O( a, |" k. j        例化file_operations类，gpio controller operation
( ]: Z5 @' {0 A% W. F# W6 A

• 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,
• };
  

: L3 H4 f  g; {0 }- @1 H( `! D
. x- w5 P/ G7 G" m, n' v. \        编写file_operation成员函数，只实现open和ioctl函数
/ M* |2 _* O; Z* S7 Q! o+ f- O
0 u& Q5 A/ u& `+ F# o

• /******************************************* 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;
• }
  

     

3 Q; G- A! J6 [; l& n& J        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
6 R) h/ N  q' b- R; b
$ W) j2 ^9 ^/ t& e  U5 z9 ?

• /******************************************* 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;
• }
  0 }9 ]  T& ?; z: G8 e5 ~

& d$ \! f, Z6 ~) q. W8 k
        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

& L: p; `5 j: Q6 a8 k0 O

• /******************************************* 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;
• }
  

$ n1 R9 }# t  E/ _
        5.封装成platform机制
2 x) o8 X4 k/ n$ J
        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。
$ l- `! m7 E( ^2 @3 ?
3 G$ g4 u8 v# Y& v

• #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);
• }
  

! r6 a8 ~0 B+ r; g

3 G2 ^+ L) V; ?( P! [6 c6 J3 X3 }        6.测试文件
( h% q) R. @+ z2 W
' g- ]7 ?+ `4 s/ ^% C  F        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;
• }
  

3 ]+ b1 Y9 t- G- C/ ^
8 o  I. |4 }! i- q2 L        至于代码中有少量的注释，或者大家可以自己理解理解，当是自学的过程，主要还是参考宋宝华老师的书，有问题的话留言大家交流交流。

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作者: yin123    时间: 2021-7-26 14:50
or1200下linux简单gpio字符设备驱动

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作者: xiaogegepcb    时间: 2021-7-26 14:50
or1200下linux简单gpio字符设备驱动

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作者: Lindberge4    时间: 2021-7-26 14:51
or1200下linux简单gpio字符设备驱动

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