Linux驱动开发基础
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1 编写思路
GPIO 的地位跟其他模块比如 I2C、UART 的地方是一样的要使用某个引脚需要先把引脚配置为 GPIO 功能这要使用 Pinctrl 子系统只需要在设备树里指定就可以。在驱动代码上不需要我们做任何事情。
GPIO 本身需要确定引脚这也需要在设备树里指定。
设备树节点会被内核转换为 platform_device。
对应的驱动代码中要注册一个 platform_driver在 probe 函数中获得引脚、注册 file_operations。
2 在设备书中添加Pinctrl信息
有些芯片提供了设备树生成工具在 GUI 界面中选择引脚功能和配置信息就可以自动生成 Pinctrl 子结点。把它复制到你的设备树文件中再在 client device 结点中引用就可以。
有 些 芯 片 只 提 供 文 档 那 就 去 阅 读 文 档 一 般 在 内 核 源 码 目 录Documentation\devicetree\bindings\pinctrl 下面保存有该厂家的文档。 如果连文档都没有那只能参考内核源码中的设备树文件在内核源码目录arch/arm/boot/dts 目录下。
最后一步网络搜索。
3 在设备树中添加GPIO信息
先查看电路原理图确定所用引脚再在设备树中指定添加”[name]-gpios”属性指定使用的是哪一个 GPIO Controller 里的哪一个引脚还有其他 Flag信息比如 GPIO_ACTIVE_LOW 等。具体需要多少个 cell 来描述一个引脚需要查看设备树中这个 GPIO Controller 节点里的“#gpio-cells”属性值也可以查看内核文档。
4 编程示例
在实际操作过程中也许会碰到意外的问题现场演示如何解决。
第1步 定义、注册一个 platform_driver
第2步 在它的 probe 函数里
a) 根据 platform_device 的设备树信息确定 GPIOgpiod_get
b) 定义、注册一个 file_operations 结构体
c) 在 file_operarions 中使用 GPIO 子系统的函数操作 GPIO gpiod_direction_output、gpiod_set_value
好处这些代码对所有的板子都是完全一样的
4.1 leddrv.c
#include <linux/module.h>
#include <linux/platform_device.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>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/of.h>
/* 1. 确定主设备号 */
static int major = 0;
static struct class *led_class;
static struct gpio_desc *led_gpio;
/* 3. 实现对应的open/read/write等函数填入file_operations结构使 */
static ssize_t led_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return 0;
}
/* write(fd, &val, 1); */
static ssize_t led_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
int err;
char status;
//struct inode *inode = file_inode(file);
//int minor = iminor(inode);
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
err = copy_from_user(&status, buf, 1);
/* 根据次设备号和status控制LED */
gpiod_set_value(led_gpio, status);
return 1;
}
static int led_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{
//int minor = iminor(node);
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
/* 根据次设备号初始化LED */
gpiod_direction_output(led_gpio, 0);
return 0;
}
static int led_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return 0;
}
/* 定义自己的file_operations结构使 */
static struct file_operations led_drv = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_drv_open,
.read = led_drv_read,
.write = led_drv_write,
.release = led_drv_close,
};
/* 4. 从platform_device获得GPIO
* 把file_operations结构体告诉内核注册驱动程序
*/
static int chip_demo_gpio_probe(struct platform_device *pdev)
{
//int err;
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
/* 4.1 设备树中定义朿 led-gpios=<...>; */
led_gpio = gpiod_get(&pdev->dev, "led", 0);
if (IS_ERR(led_gpio)) {
dev_err(&pdev->dev, "Failed to get GPIO for led\n");
return PTR_ERR(led_gpio);
}
/* 4.2 注册file_operations */
major = register_chrdev(0, "100ask_led", &led_drv); /* /dev/led */
led_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_led_class");
if (IS_ERR(led_class)) {
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
unregister_chrdev(major, "led");
gpiod_put(led_gpio);
return PTR_ERR(led_class);
}
device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "100ask_led%d", 0); /* /dev/100ask_led0 */
return 0;
}
static int chip_demo_gpio_remove(struct platform_device *pdev)
{
device_destroy(led_class, MKDEV(major, 0));
class_destroy(led_class);
unregister_chrdev(major, "100ask_led");
gpiod_put(led_gpio);
return 0;
}
static const struct of_device_id ask100_leds[] = {
{ .compatible = "100ask,leddrv" },
{ },
};
/* 1. 定义platform_driver */
static struct platform_driver chip_demo_gpio_driver = {
.probe = chip_demo_gpio_probe,
.remove = chip_demo_gpio_remove,
.driver = {
.name = "100ask_led",
.of_match_table = ask100_leds,
},
};
/* 2. 在入口函数注册platform_driver */
static int __init led_init(void)
{
int err;
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
err = platform_driver_register(&chip_demo_gpio_driver);
return err;
}
/* 3. 有入口函数就应该有出口函数卸载驱动程序时就会去调用这个出口函敿 * 卸载platform_driver
*/
static void __exit led_exit(void)
{
printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
platform_driver_unregister(&chip_demo_gpio_driver);
}
/* 7. 其他完善提供设备信息自动创建设备节点 */
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
4.2 ledtest.c
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/*
* ./ledtest /dev/100ask_led0 on
* ./ledtest /dev/100ask_led0 off
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
char status;
/* 1. 判断参数 */
if (argc != 3)
{
printf("Usage: %s <dev> <on | off>\n", argv[0]);
return -1;
}
/* 2. 打开文件 */
fd = open(argv[1], O_RDWR);
if (fd == -1)
{
printf("can not open file %s\n", argv[1]);
return -1;
}
/* 3. 写文件 */
if (0 == strcmp(argv[2], "on"))
{
status = 1;
write(fd, &status, 1);
}
else
{
status = 0;
write(fd, &status, 1);
}
close(fd);
return 0;
}
4.3 Makefile
# 1. 使用不同的开发板内核时, 一定要修改KERN_DIR
# 2. KERN_DIR中的内核要事先配置、编译, 为了能编译内核, 要先设置下列环境变量:
# 2.1 ARCH, 比如: export ARCH=arm64
# 2.2 CROSS_COMPILE, 比如: export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
# 2.3 PATH, 比如: export PATH=$PATH:/home/book/100ask_roc-rk3399-pc/ToolChain-6.3.1/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin
# 注意: 不同的开发板不同的编译器上述3个环境变量不一定相同,
# 请参考各开发板的高级用户使用手册
KERN_DIR = # 板子所用内核源码的目录
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
$(CROSS_COMPILE)gcc -o ledtest ledtest.c
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
rm -rf modules.order
rm -f ledtest
# 参考内核源码drivers/char/ipmi/Makefile
# 要想把a.c, b.c编译成ab.ko, 可以这样指定:
# ab-y := a.o b.o
# obj-m += ab.o
obj-m += leddrv.o