01.字符设备驱动开发框架
驱动就是获取原始数据，原始数据会提交给应用程序。linux开发一般包含应用程序和驱动程序。我们的驱动很多时候只是提供功能，策略由应用实现。
旧设备驱动基本框架¶
框架思路
1、注册一个设备操作函数结构体 struct file_operations，并注册内部函数。
2、编写入口函数，在这个里面注册设备，并将前面定义的file_operations结构体传入注册函数。
3、编写出口函数，将设备注销。
4、其他，可以在入口函数的时候，自动分配设备节点，这样就不用加载驱动后再写命令分配，自动分配节点需要创建类后创建设备节点。再出口函数的时候记得删除类和设备节点。
驱动代码¶
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#define HELLO_DEV_MAJOR 200
#define HELLO_DEV_NAME "hello"
#define HELLO_DEV_CLASS_NAME "hello_class"
#define HELLO_DEV_NODE_NAME "hello"
struct hello_dev{
struct class *class;
struct device *device;
int major;
int minor;
};
struct hello_dev hello; /* led设备 */
static char kernel_buf[1024];
#define MIN(a, b) (a < b ? a : b)
static int hello_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("%s %s line %d\r\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return 0;
}
static ssize_t hello_drv_read(struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
int err;
printk("%s %s line %d\r\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
err = copy_to_user(buf, kernel_buf, MIN(1024, size));
return MIN(1024, size);
}
static ssize_t hello_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
int err;
printk("%s %s line %d\r\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
err = copy_from_user(kernel_buf, buf, MIN(1024, size));
return MIN(1024, size);
}
static int hello_drv_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
printk("%s %s line %d\r\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return 0;
}
static struct file_operations hello_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = hello_drv_open,
.read = hello_drv_read,
.write = hello_drv_write,
.release = hello_drv_release,
};
static int __init hello_drv_init(void)
{
int ret;
printk("%s %s line %d\r\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
ret = register_chrdev(HELLO_DEV_MAJOR, HELLO_DEV_NAME, &hello_drv_fops);
if(ret < 0){
printk("hello driver register failed\r\n");
return ret;
}
if(0 == HELLO_DEV_MAJOR)
{
hello.major = ret;
}else
{
hello.major = HELLO_DEV_MAJOR;
}
printk("hello.major = %d\r\n",hello.major);
//创建类
hello.class = class_create(THIS_MODULE, HELLO_DEV_CLASS_NAME);
if (IS_ERR(hello.class)) {
return PTR_ERR(hello.class);
}
//创建设备
hello.device = device_create(hello.class, NULL, MKDEV(hello.major, 0), NULL, HELLO_DEV_NODE_NAME);
if (IS_ERR(hello.device)) {
return PTR_ERR(hello.device);
}
return 0;
}
static void __exit hello_drv_exit(void)
{
printk("%s %s line %d\r\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
unregister_chrdev(hello.major, HELLO_DEV_NAME);
//删除类、删除设备
device_destroy(hello.class, MKDEV(hello.major, 0));
class_destroy(hello.class);
}
module_init(hello_drv_init);
module_exit(hello_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
注意：register_chrdev这个API如果将设备号处填为0，就会自己分配设备号，并将设备号返回。如果是给定的设备号，如果成功，就返回0。
makefile文件¶
KERNELDIR := /home/lqh/linux/imx6ull/linux-imx-alientek
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := hello_drv.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
应用代码¶
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/*
* ./hello_drv_test -w abc
* ./hello_drv_test -r
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
char buf[1024];
int len;
/* 1. 判断参数 */
if (argc < 2)
{
printf("Usage: %s -w <string>\n", argv[0]);
printf(" %s -r\n", argv[0]);
return -1;
}
/* 2. 打开文件 */
fd = open("/dev/hello", O_RDWR);
if (fd == -1)
{
printf("can not open file /dev/hello\n");
return -1;
}
/* 3. 写文件或读文件 */
if ((0 == strcmp(argv[1], "-w")) && (argc == 3))
{
len = strlen(argv[2]) + 1;
len = len < 1024 ? len : 1024;
write(fd, argv[2], len);
}
else
{
len = read(fd, buf, 1024);
buf[1023] = '\0';
printf("APP read : %s\n", buf);
}
close(fd);
return 0;
}
应用程序编译
旧设备驱动加载¶
使用之前配置好了的nfs
然后加载驱动文件
lsmod可以查看有哪些模块。cat /proc/devices可以查看当前已有设备
创建设备节点文件，“c”表示这是个字符设备，“200”是设备的主设备号，“0”是设备的次设备号。如果代码中写了自动创建，就不需要这一步了。
卸载驱动模块
例子 LED 字符设备的驱动¶
主要思路需要修改的就是在init的时候加一个io的虚拟地址映射，然后就是控制io。然后在write的时候，修改io虚拟映射寄存器的相关值。
主要与上面不同的相关代码，除了把所有的hello改成了led，还有其他的修改如下。
驱动代码¶
/* 寄存器物理地址 */
#define CCM_CCGR1_BASE (0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE (0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE (0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE (0X0209C004)
/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;
#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 */
void led_switch(uint8_t sta)
{
uint32_t val = 0;
if(sta == LEDON) {
val = readl(GPIO1_DR);
val &= ~(1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
}else if(sta == LEDOFF) {
val = readl(GPIO1_DR);
val|= (1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
}
}
static ssize_t led_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
int err;
char val;
printk("%s %s line %d\r\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
err = copy_from_user(&val, buf, 1);
if(LEDON == val)
{
led_switch(LEDON);
}else
{
led_switch(LEDOFF);
}
return 0;
}
void led_io_init(void)
{
uint32_t val = 0;
/* 初始化LED */
/* 1、寄存器地址映射 */
IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);
SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);
SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);
GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);
GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);
/* 2、使能GPIO1时钟 */
val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
val &= ~(3 << 26); /* 清楚以前的设置 */
val |= (3 << 26); /* 设置新值 */
writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
/* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为
* GPIO1_IO03，最后设置IO属性。
*/
writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性
*bit 16:0 HYS关闭
*bit [15:14]: 00 默认下拉
*bit [13]: 0 kepper功能
*bit [12]: 1 pull/keeper使能
*bit [11]: 0 关闭开路输出
*bit [7:6]: 10 速度100Mhz
*bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
*bit [0]: 0 低转换率
*/
writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);
/* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */
val = readl(GPIO1_GDIR);
val &= ~(1 << 3); /* 清除以前的设置 */
val |= (1 << 3); /* 设置为输出 */
writel(val, GPIO1_GDIR);
/* 5、默认关闭LED */
val = readl(GPIO1_DR);
val |= (1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
}
static int __init led_drv_init(void)
{
int ret;
led_io_init();
/*字符设备注册*/
}
应用代码¶
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define LEDOFF 0
#define LEDON 1
/*
* ./led_drv_app on
* ./led_drv_app off
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
char buf[1];
int len;
/* 1. 判断参数 */
if (argc < 2)
{
printf("Usage: \n");
printf(" %s on\n", argv[0]);
printf(" %s off\n", argv[0]);
return -1;
}
/* 2. 打开文件 */
fd = open("/dev/led", O_RDWR);
if (fd == -1)
{
printf("can not open file /dev/led\n");
return -1;
}
/* 3. 写文件 */
if ((0 == strcmp(argv[1], "on")) && (argc == 2))
{
buf[0] = LEDON;
write(fd, buf , 1);
}
else
{
buf[0] = LEDOFF;
write(fd, buf , 1);
}
close(fd);
return 0;
}
应用程序编译
新设备驱动基本框架¶
#define NEWCHRLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define NEWCHRLED_NAME "newchrled" /* 名字 */
/* newchrled设备结构体 */
struct newchrled_dev{
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
};
struct newchrled_dev newchrled; /* led设备 */
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &newchrled; /* 设置私有数据 */
return 0;
}
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
return 0;
}
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
return 0;
}
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations newchrled_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.read = led_read,
.write = led_write,
.release = led_release,
};
static int __init led_init(void)
{
/* 注册字符设备驱动 */
/* 1、创建设备号 */
if (newchrled.major) { /* 定义了设备号 */
newchrled.devid = MKDEV(newchrled.major, 0);
register_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME);
} else { /* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&newchrled.devid, 0, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME); /* 申请设备号 */
newchrled.major = MAJOR(newchrled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */
newchrled.minor = MINOR(newchrled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */
}
/* 2、初始化cdev */
newchrled.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&newchrled.cdev, &newchrled_fops);
/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&newchrled.cdev, newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);
/* 4、创建类 */
newchrled.class = class_create(THIS_MODULE, NEWCHRLED_NAME);
if (IS_ERR(newchrled.class)) {
return PTR_ERR(newchrled.class);
}
/* 5、创建设备 */
newchrled.device = device_create(newchrled.class, NULL, newchrled.devid, NULL, NEWCHRLED_NAME);
if (IS_ERR(newchrled.device)) {
return PTR_ERR(newchrled.device);
}
return 0;
}
static void __exit led_exit(void)
{
/* 注销字符设备驱动 */
cdev_del(&newchrled.cdev);/* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT); /* 注销设备号 */
device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);
class_destroy(newchrled.class);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("liqinghua");
创建类就是在使用mdev自动创建节点
新设备驱动加载¶
加载方式和旧的加载方式是一样的