新字符驱动框架驱动LED

代码参考正点原子

在https://www.cnblogs.com/lethe1203/p/18091283一文中，存在以下的几个问题：

1、使用register_chrdev函数注册字符设备，浪费了大量的次设备号，而且需要手动指定主设备号，还需要事先确认好哪一个主设备号没用

2、需要手动mknode创建设备节点

解决问题1：

使用设备号的时候向Linux内核申请，需要几个就申请几个，由Linux内核分配设备可以使用的设备号，如果没有指定设备号的话就可以使用以下函数来申请设备号：

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)

如果给定了设备的主设备号和次设备号就使用下面函数来注册设备号即可：

int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)

// 参数说明
参数 from 是要申请的起始设备号，也就是给定的设备号；参数 count 是要申请的数量，一
般都是一个；参数 name 是设备名字。

注销字符设备之后要释放掉设备号，不管是通过 alloc_chrdev_region 函数还是register_chrdev_region 函数申请的设备号，统一使用如下释放函数：

void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)

这样，就可以生成一个同一个框架：

int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
dev_t devid; /* 设备号 */

if (major) { /* 定义了主设备号 */
    devid = MKDEV(major, 0); /* 大部分驱动次设备号都选择 0 */
    register_chrdev_region(devid, 1, "test");
} else { /* 没有定义设备号 */
    alloc_chrdev_region(&devid, 0, 1, "test"); /* 申请设备号 */
    major = MAJOR(devid); /* 获取分配号的主设备号 */
    minor = MINOR(devid); /* 获取分配号的次设备号 */
}

解决问题2：

cdev表示一个字符设备，cdev结构体在include/linux/cdev.h文件中定义：

 struct cdev {
         struct kobject kobj;
         struct module *owner;
         const struct file_operations *ops;
         struct list_head list;
         dev_t dev;
         unsigned int count;
 };

在 cdev 中有两个重要的成员变量：ops 和 dev，这两个就是字符设备文件操作函数集合file_operations 以及设备号 dev_t。

cdev相关的函数：

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)    // 初始化cdev变量
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)                // 向 Linux 系统添加字符设备(cdev 结构体变量)
void cdev_del(struct cdev *p)                                           // 卸载驱动的时候一定要使用 cdev_del 函数从 Linux 内核中删除相应的字符设备

class类

创建class类：

#define class_create(owner, name) \
({ \
    static struct lock_class_key __key; \
    __class_create(owner, name, &__key); \
})

struct class *__class_create(struct module *owner, const char *name,
 struct lock_class_key *key)

// 参数说明
参数owner 一般为 THIS_MODULE
参数 name 是类名字

删除类：

void class_destroy(struct class *cls);

创建设备device：

struct device *device_create(struct class *class, 
                struct device *parent,
                dev_t devt, 
                void *drvdata, 
                const char *fmt, ...)

// 参数说明
参数 class 就是设备要创建哪个类下面；
参数 parent 是父设备，一般为 NULL，也就是没有父设备
参数 devt 是设备号；参数 drvdata 是设备可能会使用的一些数据，一般为 NULL；
参数 fmt 是设备名字，如果设置 fmt=xxx 的话，就会生成/dev/xxx这个设备文件。
返回值就是创建好的设备。

删除设备：

void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

// 参数说明
参数 class 是要删除的设备所处的类
参数 devt 是要删除的设备号。

创建class和device的demo如下：

struct class *class; /* 类 */ 
struct device *device; /* 设备 */
dev_t devid; /* 设备号 */ 

/* 驱动入口函数 */
static int __init led_init(void)
{
    /* 创建类 */
    class = class_create(THIS_MODULE, "xxx");
    /* 创建设备 */
    device = device_create(class, NULL, devid, NULL, "xxx");
    return 0;
}

/* 驱动出口函数 */
static void __exit led_exit(void)
{
    /* 删除设备 */
    device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);
    /* 删除类 */
    class_destroy(newchrled.class);
}

module_init(led_init);
module_exit(led_exit);

LED在新字符驱动框架下的驱动newled.c：

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>

#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>

#define NEWCHRLED_CNT            1              /* 设备号个数 */
#define NEWCHRLED_NAME            "newchrled"    /* 名字 */
#define LEDOFF                     0            /* 关灯 */
#define LEDON                     1            /* 开灯 */
 
/* 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;

/* 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 */

/*
 * @description        : LED打开/关闭
 * @param - sta     : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
 * @return             : 无
 */
void led_switch(u8 sta)
{
    u32 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);
    }    
}

/*
 * @description        : 打开设备
 * @param - inode     : 传递给驱动的inode
 * @param - filp     : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
 *                       一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
 * @return             : 0 成功;其他 失败
 */
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    filp->private_data = &newchrled; /* 设置私有数据 */
    return 0;
}

/*
 * @description        : 从设备读取数据 
 * @param - filp     : 要打开的设备文件(文件描述符)
 * @param - buf     : 返回给用户空间的数据缓冲区
 * @param - cnt     : 要读取的数据长度
 * @param - offt     : 相对于文件首地址的偏移
 * @return             : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败
 */
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
    return 0;
}

/*
 * @description        : 向设备写数据 
 * @param - filp     : 设备文件，表示打开的文件描述符
 * @param - buf     : 要写给设备写入的数据
 * @param - cnt     : 要写入的数据长度
 * @param - offt     : 相对于文件首地址的偏移
 * @return             : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
 */
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
    int retvalue;
    unsigned char databuf[1];
    unsigned char ledstat;

    retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
    if(retvalue < 0) {
        printk("kernel write failed!\r\n");
        return -EFAULT;
    }

    ledstat = databuf[0];        /* 获取状态值 */

    if(ledstat == LEDON) {    
        led_switch(LEDON);        /* 打开LED灯 */
    } else if(ledstat == LEDOFF) {
        led_switch(LEDOFF);    /* 关闭LED灯 */
    }
    return 0;
}

/*
 * @description        : 关闭/释放设备
 * @param - filp     : 要关闭的设备文件(文件描述符)
 * @return             : 0 成功;其他 失败
 */
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,
};

/*
 * @description    : 驱动出口函数
 * @param         : 无
 * @return         : 无
 */
static int __init led_init(void)
{
    u32 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);

    /* 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 */
    }
    printk("newcheled major=%d,minor=%d\r\n",newchrled.major, newchrled.minor);    
    
    /* 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;
}

/*
 * @description    : 驱动出口函数
 * @param         : 无
 * @return         : 无
 */
static void __exit led_exit(void)
{
    /* 取消映射 */
    iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
    iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
    iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
    iounmap(GPIO1_DR);
    iounmap(GPIO1_GDIR);

    /* 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("lethe1203");

编译Makefile：

 KERNELDIR := /mnt/d/project/imx6ull/atom/atom/linux

 CURRENT_PATH := $(shell pwd)

 obj-m :=newled.o

 all:
         $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules

 clean:
         $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

ledApp测试APP跟https://www.cnblogs.com/lethe1203/p/18091363一文中的一样，这里不再说明

测试操作如下：

posted @ 2024-03-23 18:23 lethe1203 阅读(12) 评论(0) 编辑收藏举报

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