【正点原子Linux连载】第五十四章 platform设备驱动实验--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0

正点原子运营 · 发表于 2020-3-6 16:25:50

本帖最后由正点原子01 于 2020-3-9 11:00 编辑

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第五十四章 platform设备驱动实验

我们在前面几章编写的设备驱动都非常的简单，都是对IO进行最简单的读写操作。像I2C、SPI、LCD等这些复杂外设的驱动就不能这么去写了，Linux系统要考虑到驱动的可重用性，因此提出了驱动的分离与分层这样的软件思路，在这个思路下诞生了我们将来最常打交道的platform设备驱动，也叫做平台设备驱动。本章我们就来学习一下Linux下的驱动分离与分层，以及plartorm框架下的设备驱动该如何不编写。

54.1 Linux驱动的分离与分层54.1.1 驱动的分隔与分离

对于Linux这样一个成熟、庞大、复杂的操作系统，代码的重用性非常重要，否则的话就会在Linux内核中存在大量无意义的重复代码。尤其是驱动程序，因为驱动程序占用了Linux内核代码量的大头，如果不对驱动程序加以管理，任由重复的代码肆意增加，那么用不了多久Linux内核的文件数量就庞大到无法接受的地步。

假如现在有三个平台A、B和C，这三个平台(这里的平台说的是SOC)上都有MPU6050这个I2C接口的六轴传感器，按照我们写裸机I2C驱动的时候的思路，每个平台都有一个MPU6050的驱动，因此编写出来的最简单的驱动框架如图54.1.1所示：

图54.1.1 传统的I2C设备驱动

从图54.1.1可以看出，每种平台下都有一个主机驱动和设备驱动，主机驱动肯定是必须要的，毕竟不同的平台其I2C控制器不同。但是右侧的设备驱动就没必要每个平台都写一个，因为不管对于那个SOC来说，MPU6050都是一样，通过I2C接口读取数据就行了，只需要一个MPU6050的驱动程序即可。如果在来几个I2C设备，比如AT24C02、FT5206(电容触摸屏)等，如果按照图54.1.1中的写法，那么设备端的驱动将会重复的编写好几次。显然在Linux驱动程序中这种写法是不推荐的，最好的做法就是每个平台的I2C控制器都提供一个统一的接口(也叫做主机驱动)，每个设备的话也只提供一个驱动程序(设备驱动)，每个设备通过统一的I2C接口驱动来访问，这样就可以大大简化驱动文件，比如54.1.1中三种平台下的MPU6050驱动框架就可以简化为图54.1.2所示：

图54.1.2 改进后的设备驱动

实际的I2C驱动设备肯定有很多种，不止MPU6050这一个，那么实际的驱动架构如图54.1.3所示：

图54.1.3 分隔后的驱动框架

这个就是驱动的分隔，也就是将主机驱动和设备驱动分隔开来，比如I2C、SPI等等都会采用驱动分隔的方式来简化驱动的开发。在实际的驱动开发中，一般I2C主机控制器驱动已经由半导体厂家编写好了，而设备驱动一般也有设备器件的厂家编写好了，我们只需要提供设备信息即可，比如I2C设备的话提供设备连接到了哪个I2C接口上，I2C的速度是多少等等。相当于将设备信息从设备驱动中剥离开来，驱动使用标准方法去获取到设备信息(比如从设备树中获取到设备信息)，然后根据获取到的设备信息来初始化设备。这样就相当于驱动只需要负责驱动，设备只需要设备，想办法将两者进行匹配即可。这个就是Linux中的总线(bus)、驱动(driver)和设备(device)模型，也就是常说的驱动分离。总线就是驱动和设备信息的月老，负责给两者牵线搭桥，如图54.1.4所示：

图54.1.4 Linux总线、驱动和设备模式

当我们向系统注册一个驱动的时候，总线就会在右侧的设备中查找，看看有没有与之匹配的设备，如果有的话就将两者联系起来。同样的，当向系统中注册一个设备的时候，总线就会在左侧的驱动中查找看有没有与之匹配的设备，有的话也联系起来。Linux内核中大量的驱动程序都采用总线、驱动和设备模式，我们一会要重点讲解的platform驱动就是这一思想下的产物。

54.1.2 驱动的分层

上一小节讲了驱动的分隔与分离，本节我们来简单看一下驱动的分层，大家应该听说过网络的7层模型，不同的层负责不同的内容。同样的，Linux下的驱动往往也是分层的，分层的目的也是为了在不同的层处理不同的内容。以其他书籍或者资料常常使用到的input(输入子系统，后面会有专门的章节详细的讲解)为例，简单介绍一下驱动的分层。input子系统负责管理所有跟输入有关的驱动，包括键盘、鼠标、触摸等，最底层的就是设备原始驱动，负责获取输入设备的原始值，获取到的输入事件上报给input核心层。input核心层会处理各种IO模型，并且提供file_operations操作集合。我们在编写输入设备驱动的时候只需要处理好输入事件的上报即可，至于如何处理这些上报的输入事件那是上层去考虑的，我们不用管。可以看出借助分层模型可以极大的简化我们的驱动编写，对于驱动编写来说非常的友好。

54.2 platform平台驱动模型简介

前面我们讲了设备驱动的分离，并且引出了总线(bus)、驱动(driver)和设备(device)模型，比如I2C、SPI、USB等总线。但是在SOC中有些外设是没有总线这个概念的，但是又要使用总线、驱动和设备模型该怎么办呢？为了解决此问题，Linux提出了platform这个虚拟总线，相应的就有platform_driver和platform_device。

54.2.1platform总线

Linux系统内核使用bus_type结构体表示总线，此结构体定义在文件include/linux/device.h，bus_type结构体内容如下：

示例代码54.2.1.1 bus_type结构体代码段

struct bus_type {
constchar*name; /* 总线名字 */
constchar*dev_name;
struct device *dev_root;
struct device_attribute *dev_attrs;
conststruct attribute_group **bus_groups; /* 总线属性 */
conststruct attribute_group **dev_groups; /* 设备属性 */
conststruct attribute_group **drv_groups; /* 驱动属性 */
int(*match)(struct device *dev,struct device_driver *drv);
int(*uevent)(struct device *dev,struct kobj_uevent_env *env);
int(*probe)(struct device *dev);
int(*remove)(struct device *dev);
void(*shutdown)(struct device *dev);
int(*online)(struct device *dev);
int(*offline)(struct device *dev);
int(*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);
int(*resume)(struct device *dev);
conststruct dev_pm_ops *pm;
conststruct iommu_ops *iommu_ops;
struct subsys_private *p;
struct lock_class_key lock_key;
};

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第10行，match函数，此函数很重要，单词match的意思就是“匹配、相配”，因此此函数就是完成设备和驱动之间匹配的，总线就是使用match函数来根据注册的设备来查找对应的驱动，或者根据注册的驱动来查找相应的设备，因此每一条总线都必须实现此函数。match函数有两个参数：dev和drv，这两个参数分别为device和device_driver类型，也就是设备和驱动。

platform总线是bus_type的一个具体实例，定义在文件drivers/base/platform.c，platform总线定义如下：

示例代码54.2.1.2 platform总线实例

struct bus_type platform_bus_type ={
.name ="platform",
.dev_groups =platform_dev_groups,
.match = platform_match,
.uevent = platform_uevent,
.pm =&platform_dev_pm_ops,
};

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platform_bus_type就是platform平台总线，其中platform_match就是匹配函数。我们来看一下驱动和设备是如何匹配的，platform_match函数定义在文件drivers/base/platform.c中，函数内容如下所示：

示例代码54.2.1.3 platform总线实例

staticint platform_match(struct device *dev,
truct device_driver *drv)
{
struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);
struct platform_driver *pdrv = to_platform_driver(drv);
/*Whendriver_override is set,only bind to the matching driver*/
if(pdev->driver_override)
return!strcmp(pdev->driver_override, drv->name);
/* Attempt an OFstyle match first */
if(of_driver_match_device(dev, drv))
return1;
/* Then try ACPIstyle match */
if(acpi_driver_match_device(dev, drv))
return1;
/* Then try tomatch against the id table */
if(pdrv->id_table)
return platform_match_id(pdrv->id_table, pdev)!=NULL;
/* fall-back todriver name match */
return(strcmp(pdev->name, drv->name)==0);
}

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驱动和设备的匹配有四种方法，我们依次来看一下：

第11~12行，第一种匹配方式， OF类型的匹配，也就是设备树采用的匹配方式，of_driver_match_device函数定义在文件include/linux/of_device.h中。device_driver结构体(表示设备驱动)中有个名为of_match_table的成员变量，此成员变量保存着驱动的compatible匹配表，设备树中的每个设备节点的compatible属性会和of_match_table表中的所有成员比较，查看是否有相同的条目，如果有的话就表示设备和此驱动匹配，设备和驱动匹配成功以后probe函数就会执行。

第15~16行，第二种匹配方式，ACPI匹配方式。

第19~20行，第三种匹配方式，id_table匹配，每个platform_driver结构体有一个id_table成员变量，顾名思义，保存了很多id信息。这些id信息存放着这个platformd驱动所只是的驱动类型。

第23行，第四种匹配方式，如果第三种匹配方式的id_table不存在的话就直接比较驱动和设备的name字段，看看是不是相等，如果相等的话就匹配成功。

对于支持设备树的Linux版本号，一般设备驱动为了兼容性都支持设备树和无设备树两种匹配方式。也就是第一种匹配方式一般都会存在，第三种和第四种只要存在一种就可以，一般用的最多的还是第四种，也就是直接比较驱动和设备的name字段，毕竟这种方式最简单了。

54.2.2 platform驱动

platform_driver结构体表示platform驱动，此结构体定义在文件include/linux/platform_device.h中，内容如下：

示例代码54.2.2.1 platform_driver结构体

struct platform_driver {
int(*probe)(struct platform_device *);
int(*remove)(struct platform_device *);
void(*shutdown)(struct platform_device *);
int(*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);
int(*resume)(struct platform_device *);
struct device_driver driver;
conststruct platform_device_id *id_table;
bool prevent_deferred_probe;
};

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第2行，probe函数，当驱动与设备匹配成功以后probe函数就会执行，非常重要的函数！！一般驱动的提供者会编写，如果自己要编写一个全新的驱动，那么probe就需要自行事项。

第7行，driver成员，为device_driver结构体变量，Linux内核里面大量使用到了面向对象的思维，device_driver相当于基类，提供了最基础的驱动框架。plaform_driver继承了这个基类，然后在此基础上又添加了一些特有的成员变量。

第8行，id_table表，也就是我们上一小节讲解platform总线匹配驱动和设备的时候采用的第三种方法，id_table是个表(也就是数组)，每个元素的类型为platform_device_id，platform_device_id结构体内容如下：

示例代码54.2.2.2 platform_device_id结构体

struct platform_device_id {
char name[PLATFORM_NAME_SIZE];
kernel_ulong_t driver_data;

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device_driver结构体定义在include/linux/device.h，device_driver结构体内容如下：

struct device_driver {
constchar *name;
struct bus_type *bus;
struct module *owner;
constchar *mod_name;/* used forbuilt-in modules */
bool suppress_bind_attrs;/* disables bind/unbind via sysfs */
conststruct of_device_id *of_match_table;
conststruct acpi_device_id *acpi_match_table;
int(*probe)(struct device *dev);
int(*remove)(struct device *dev);
void(*shutdown)(struct device *dev);
int(*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);
int(*resume)(struct device *dev);
conststruct attribute_group **groups;
conststruct dev_pm_ops *pm;
struct driver_private *p;
};

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第10行，of_match_table就是采用设备树的时候驱动使用的匹配表，同样是数组，每个匹配项都为of_device_id结构体类型，此结构体定义在文件include/linux/mod_devicetable.h中，内容如下：

示例代码54.2.2.4 of_device_id结构体

struct of_device_id {
char name[32];
char type[32];
char compatible[128];
constvoid *data;
};

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第4行的compatible非常重要，因为对于设备树而言，就是通过设备节点的compatible属性值和of_match_table中每个项目的compatible成员变量进行比较，如果有相等的就表示设备和此驱动匹配成功。

在编写platform驱动的时候，首先定义一个platform_driver结构体变量，然后实现结构体中的各个成员变量，重点是实现匹配方法以及probe函数。当驱动和设备匹配成功以后probe函数就会执行，具体的驱动程序在probe函数里面编写，比如字符设备驱动等等。

当我们定义并初始化好platform_driver结构体变量以后，需要在驱动入口函数里面调用platform_driver_register函数向Linux内核注册一个platform驱动，platform_driver_register函数原型如下所示：

int platform_driver_register (structplatform_driver *driver)

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函数参数和返回值含义如下：

driver：要注册的platform驱动。

返回值：负数，失败；0，成功。

还需要在驱动卸载函数中通过platform_driver_unregister函数卸载platform驱动，platform_driver_unregister函数原型如下：

void platform_driver_unregister(structplatform_driver *drv)

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函数参数和返回值含义如下：

drv：要卸载的platform驱动。

返回值：无。

platform驱动框架如下所示：

示例代码54.2.2.5 platform驱动框架

/* 设备结构体 */
struct xxx_dev{
struct cdev cdev;
/* 设备结构体其他具体内容 */
};
struct xxx_dev xxxdev;/* 定义个设备结构体变量 */
staticint xxx_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
/* 函数具体内容 */
return0;
}
static ssize_t xxx_write(struct file *filp,constchar __user *buf,
size_t cnt, loff_t *offt)
{
/* 函数具体内容 */
return0;
}
/*
* 字符设备驱动操作集
*/
staticstruct file_operations xxx_fops ={
.owner = THIS_MODULE,
.open = xxx_open,
.write = xxx_write,
};
/*
* platform驱动的probe函数
* 驱动与设备匹配成功以后此函数就会执行
*/
staticint xxx_probe(struct platform_device *dev)
{
......
cdev_init(&xxxdev.cdev,&xxx_fops);/* 注册字符设备驱动 */
/* 函数具体内容 */
return0;
}
staticintxxx_remove(struct platform_device *dev)
{
......
cdev_del(&xxxdev.cdev);/* 删除cdev */
/* 函数具体内容 */
return0;
}
/* 匹配列表 */
staticconststruct of_device_id xxx_of_match[]={
{.compatible ="xxx-gpio"},
{/* Sentinel */}
};
/*
* platform平台驱动结构体
*/
staticstruct platform_driver xxx_driver ={
.driver ={
.name ="xxx",
.of_match_table = xxx_of_match,
},
.probe = xxx_probe,
.remove = xxx_remove,
};
/* 驱动模块加载 */
staticint __init xxxdriver_init(void)
{
return platform_driver_register(&xxx_driver);
}
/* 驱动模块卸载 */
staticvoid __exit xxxdriver_exit(void)
{
platform_driver_unregister(&xxx_driver);
}
module_init(xxxdriver_init);
module_exit(xxxdriver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

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第1~27行，传统的字符设备驱动，所谓的platform驱动并不是独立于字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动之外的其他种类的驱动。platform只是为了驱动的分离与分层而提出来的一种框架，其驱动的具体实现还是需要字符设备驱动、块设备驱动或网络设备驱动。

第33~39行，xxx_probe函数，当驱动和设备匹配成功以后此函数就会执行，以前在驱动入口init函数里面编写的字符设备驱动程序就全部放到此probe函数里面。比如注册字符设备驱动、添加cdev、创建类等等。

第41~47行，xxx_remove函数，platform_driver结构体中的remove成员变量，当关闭platfor备驱动的时候此函数就会执行，以前在驱动卸载exit函数里面要做的事情就放到此函数中来。比如，使用iounmap释放内存、删除cdev，注销设备号等等。

第50~53行，xxx_of_match匹配表，如果使用设备树的话将通过此匹配表进行驱动和设备的匹配。第51行设置了一个匹配项，此匹配项的compatible值为“xxx-gpio”，因此当设备树中设备节点的compatible属性值为“xxx-gpio”的时候此设备就会与此驱动匹配。第52行是一个标记，of_device_id表最后一个匹配项必须是空的。

第58~65行，定义一个platform_driver结构体变量xxx_driver，表示platform驱动，第59~62行设置paltform_driver中的device_driver成员变量的name和of_match_table这两个属性。其中name属性用于传统的驱动与设备匹配，也就是检查驱动和设备的name字段是不是相同。of_match_table属性就是用于设备树下的驱动与设备检查。对于一个完整的驱动程序，必须提供有设备树和无设备树两种匹配方法。最后63和64这两行设置probe和remove这两成员变量。

第68~71行，驱动入口函数，调用platform_driver_register函数向Linux内核注册一个platform驱动，也就是上面定义的xxx_driver结构体变量。

第74~77行，驱动出口函数，调用platform_driver_unregister函数卸载前面注册的platform驱动。

总体来说，platform驱动还是传统的字符设备驱动、块设备驱动或网络设备驱动，只是套上了一张“platform”这张皮皮，目的是为了使用总线、驱动和设备这个驱动模型来实现驱动的分离与分层。

54.2.3 platform设备

platform驱动已经准备好了，我们还需要platform设备，否则的话单单一个驱动也做不了什么。platform_device这个结构体表示platform设备，这里我们要注意，如果内核支持设备树的话就不要在使用platform_device来描述设备了，因为改用设备树去描述了。当然了，你如果一定要用platform_device来描述设备信息的话也是可以的。platform_device结构体定义在文件include/linux/platform_device.h中，结构体内容如下：

示例代码54.2.3.1 platform_device结构体代码段

struct platform_device {
constchar*name;
int id;
bool id_auto;
struct device dev;
u32 num_resources;
struct resource *resource;
conststruct platform_device_id *id_entry;
char*driver_override;/* Driver name toforce a match */
/* MFD cell pointer*/
struct mfd_cell *mfd_cell;
/* arch specificadditions */
struct pdev_archdata archdata;
};

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第23行，name表示设备名字，要和所使用的platform驱动的name字段相同，否则的话设备就无法匹配到对应的驱动。比如对应的platform驱动的name字段为“xxx-gpio”，那么此name字段也要设置为“xxx-gpio”。

第27行，num_resources表示资源数量，一般为第28行resource资源的大小。

第28行，resource表示资源，也就是设备信息，比如外设寄存器等。Linux内核使用resource结构体表示资源，resource结构体内容如下：

示例代码54.2.3.2 resource结构体代码段

struct resource {
resource_size_t start;
resource_size_t end;
constchar *name;
unsignedlong flags;
struct resource *parent,*sibling,*child;
};

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start和end分别表示资源的起始和终止信息，对于内存类的资源，就表示内存起始和终止地址，name表示资源名字，flags表示资源类型，可选的资源类型都定义在了文件include/linux/ioport.h里面，如下所示：

示例代码54.2.3.3 资源类型

#define IORESOURCE_BITS 0x000000ff/* Bus-specificbits */
#define IORESOURCE_TYPE_BITS 0x00001f00/* Resource type */
#define IORESOURCE_IO 0x00000100/* PCI/ISA I/Oports */
#define IORESOURCE_MEM 0x00000200
#define IORESOURCE_REG 0x00000300/* Register offsets*/
#define IORESOURCE_IRQ 0x00000400
#define IORESOURCE_DMA 0x00000800
#define IORESOURCE_BUS 0x00001000
......
/* PCI controlbits. Shares IORESOURCE_BITS with abovePCI ROM. */
#defineIORESOURCE_PCI_FIXED (1<<4)/* Do not move resource */

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在以前不支持设备树的Linux版本中，用户需要编写platform_device变量来描述设备信息，然后使用platform_device_register函数将设备信息注册到Linux内核中，此函数原型如下所示：

int platform_device_register(structplatform_device *pdev)

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函数参数和返回值含义如下：

pdev：要注册的platform设备。

返回值：负数，失败；0，成功。

如果不再使用platform的话可以通过platform_device_unregister函数注销掉相应的platform设备，platform_device_unregister函数原型如下：

void platform_device_unregister(structplatform_device *pdev)

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函数参数和返回值含义如下：

pdev：要注销的platform设备。

返回值：无。

platform设备信息框架如下所示：

示例代码54.2.3.4 platform设备框架

/* 寄存器地址定义*/
#define PERIPH1_REGISTER_BASE (0X20000000)/* 外设1寄存器首地址 */
#define PERIPH2_REGISTER_BASE (0X020E0068)/* 外设2寄存器首地址 */
#define REGISTER_LENGTH 4
/* 资源 */
staticstruct resource xxx_resources[]={
[0]={
.start =PERIPH1_REGISTER_BASE,
.end =(PERIPH1_REGISTER_BASE+REGISTER_LENGTH -1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1]={
.start =PERIPH2_REGISTER_BASE,
.end =(PERIPH2_REGISTER_BASE+REGISTER_LENGTH -1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
};
/* platform设备结构体 */
staticstruct platform_device xxxdevice ={
.name ="xxx-gpio",
.id =-1,
.num_resources = ARRAY_SIZE(xxx_resources),
.resource = xxx_resources,
};
/* 设备模块加载 */
staticint __init xxxdevice_init(void)
{
return platform_device_register(&xxxdevice);
}
/* 设备模块注销 */
staticvoid __exit xxx_resourcesdevice_exit(void)
{
platform_device_unregister(&xxxdevice);
}
module_init(xxxdevice_init);
module_exit(xxxdevice_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

复制代码

第7~18行，数组xxx_resources表示设备资源，一共有两个资源，分别为设备外设1和外设2的寄存器信息。因此flags都为IORESOURCE_MEM，表示资源为内存类型的。

第21~26行，platform设备结构体变量，注意name字段要和所使用的驱动中的name字段一致，否则驱动和设备无法匹配成功。num_resources表示资源大小，其实就是数组xxx_resources的元素数量，这里用ARRAY_SIZE来测量一个数组的元素个数。

第29~32行，设备模块加载函数，在此函数中调用platform_device_register向Linux内核注册platform设备。

第35~38行，设备模块卸载函数，在此函数中调用platform_device_unregister从Linux内核中卸载platform设备。

示例代码54.2.3.4主要是在不支持设备树的Linux版本中使用的，当Linux内核支持了设备树以后就不需要用户手动去注册platform设备了。因为设备信息都放到了设备树中去描述，Linux内核启动的时候会从设备树中读取设备信息，然后将其组织成platform_device形式，至于设备树到platform_device的具体过程就不去详细的追究了，感兴趣的可以去看一下，网上也有很多博客详细的讲解了整个过程。

关于platform下的总线、驱动和设备就讲解到这里，我们接下来就使用platform驱动框架来编写一个LED灯驱动，本章我们不使用设备树来描述设备信息，我们采用自定义platform_device这种“古老”方式来编写LED的设备信息。下一章我们来编写设备树下的platform驱动，这样我们就掌握了无设备树和有设备树这两种platform驱动的开发方式。

54.3硬件原理图分析

本章实验我们只使用到IMX6U-ALPHA开发板上的LED灯，因此实验硬件原理图参考8.3小节即可。

54.4试验程序编写

本实验对应的例程路径为：开发板光盘->2、Linux驱动例程->17_platform。

本章实验我们需要编写一个驱动模块和一个设备模块，其中驱动模块是platform驱动程序，设备模块是platform的设备信息。当这两个模块都加载成功以后就会匹配成功，然后platform驱动模块中的probe函数就会执行，probe函数中就是传统的字符设备驱动那一套。

54.4.1platform设备与驱动程序编写

新建名为“17_platform”的文件夹，然后在17_platform文件夹里面创建vscode工程，工作区命名为“platform”。新建名为leddevice.c和leddriver.c这两个文件，这两个文件分别为LED灯的platform设备文件和LED灯的platform的驱动文件。在leddevice.c中输入如下所示内容：

示例代码54.4.1.1 leddevice.c文件代码段

#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 <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
/***************************************************************
Copyright ? ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名 : leddevice.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : platform设备
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2019/8/13 左忠凯创建
***************************************************************/
/*
* 寄存器地址定义
*/
#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)
#define REGISTER_LENGTH 4
/* @description : 释放flatform设备模块的时候此函数会执行
* @param - dev : 要释放的设备
* @return : 无
*/
staticvoid led_release(struct device *dev)
{
printk("led device released!\r\n");
}
/*
* 设备资源信息，也就是LED0所使用的所有寄存器
*/
staticstruct resource led_resources[]={
[0]={
.start = CCM_CCGR1_BASE,
.end =(CCM_CCGR1_BASE + REGISTER_LENGTH -1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[1]={
.start = SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE,
.end =(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE + REGISTER_LENGTH -1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[2]={
.start = SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE,
.end =(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE + REGISTER_LENGTH -1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[3]={
.start = GPIO1_DR_BASE,
.end =(GPIO1_DR_BASE + REGISTER_LENGTH -1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
[4]={
.start = GPIO1_GDIR_BASE,
.end =(GPIO1_GDIR_BASE + REGISTER_LENGTH -1),
.flags = IORESOURCE_MEM,
},
};
/*
* platform设备结构体
*/
staticstruct platform_device leddevice ={
.name ="imx6ul-led",
.id =-1,
.dev ={
.release =&led_release,
},
.num_resources = ARRAY_SIZE(led_resources),
.resource = led_resources,
};
/*
* @description : 设备模块加载
* @param : 无
* @return : 无
*/
staticint __init leddevice_init(void)
{
return platform_device_register(&leddevice);
}
/*
* @description : 设备模块注销
* @param : 无
* @return : 无
*/
staticvoid __exit leddevice_exit(void)
{
platform_device_unregister(&leddevice);
}
module_init(leddevice_init);
module_exit(leddevice_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

复制代码

leddevice.c文件内容就是按照示例代码54.2.3.4的platform设备模板编写的。

第56~82行，led_resources数组，也就是设备资源，描述了LED所要使用到的寄存器信息，也就是IORESOURCE_MEM资源。

第88~96，platform设备结构体变量leddevice，这里要注意name字段为“imx6ul-led”，所以稍后编写platform驱动中的name字段也要为“imx6ul-led”，否则设备和驱动匹配失败。

第103~106行，设备模块加载函数，在此函数里面通过platform_device_register向Linux内核注册leddevice这个platform设备。

第113~116行，设备模块卸载函数，在此函数里面通过platform_device_unregister从Linux内核中删除掉leddevice这个platform设备。

leddevice.c文件编写完成以后就编写leddriver.c这个platform驱动文件，在leddriver.c里面输入如下内容：

示例代码54.4.1.2 leddriver.c文件代码段

#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 <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
/***************************************************************
文件名 : leddriver.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : platform驱动
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.02019/8/13 左忠凯创建
***************************************************************/
#define LEDDEV_CNT 1 /* 设备号长度 */
#define LEDDEV_NAME "platled" /* 设备名字 */
#define LEDOFF 0
#define LEDON 1
/* 寄存器名 */
staticvoid __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
staticvoid __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
staticvoid __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
staticvoid __iomem *GPIO1_DR;
staticvoid __iomem *GPIO1_GDIR;
/* leddev设备结构体 */
struct leddev_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 */
};
struct leddev_dev leddev; /* led设备 */
/*
* @description : LED打开/关闭
* @param - sta :LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
* @return :无
*/
void led0_switch(u8 sta)
{
u32 val =0;
if(sta == LEDON){
val = readl(GPIO1_DR);
val &=~(1<<3);
writel(val, GPIO1_DR);
}elseif(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
*/
staticint led_open(struct inode *inode,struct file *filp)
{
filp->private_data =&leddev;/* 设置私有数据 */
return0;
}
/*
* @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,constchar __user *buf,
size_t cnt, loff_t *offt)
{
int retvalue;
unsignedchar databuf[1];
unsignedchar ledstat;
retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
if(retvalue <0){
return-EFAULT;
}
ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */
if(ledstat == LEDON){
led0_switch(LEDON); /* 打开LED灯 */
}elseif(ledstat == LEDOFF){
led0_switch(LEDOFF); /* 关闭LED灯 */
}
return0;
}
/* 设备操作函数 */
staticstruct file_operations led_fops ={
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.write = led_write,
};
/*
* @description : flatform驱动的probe函数，当驱动与设备
* 匹配以后此函数就会执行
* @param - dev :platform设备
* @return :0，成功;其他负值,失败
*/
staticint led_probe(struct platform_device *dev)
{
int i =0;
int ressize[5];
u32val =0;
struct resource *ledsource[5];
printk("led driver and device hasmatched!\r\n");
/* 1、获取资源 */
for(i =0; i <5; i++){
ledsource[i]= platform_get_resource(dev, IORESOURCE_MEM, i);
if(!ledsource[i]){
dev_err(&dev->dev,"No MEM resource for always on\n");
return-ENXIO;
}
ressize[i]= resource_size(ledsource[i]);
}
/* 2、初始化LED */
/* 寄存器地址映射 */
IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(ledsource[0]->start, ressize[0]);
SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(ledsource[1]->start, ressize[1]);
SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(ledsource[2]->start, ressize[2]);
GPIO1_DR = ioremap(ledsource[3]->start, ressize[3]);
GPIO1_GDIR = ioremap(ledsource[4]->start, ressize[4]);
val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
val &=~(3<<26); /* 清除以前的设置 */
val |=(3<<26); /* 设置新值 */
writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
/* 设置GPIO1_IO03复用功能，将其复用为GPIO1_IO03 */
writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);
/* 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);
/* 默认关闭LED1 */
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(leddev.major){ /* 定义了设备号 */
leddev.devid = MKDEV(leddev.major,0);
register_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT,
LEDDEV_NAME);
}else{ /* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&leddev.devid,0, LEDDEV_CNT,
LEDDEV_NAME);
leddev.major = MAJOR(leddev.devid);
}
/* 2、初始化cdev */
leddev.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&leddev.cdev,&led_fops);
/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&leddev.cdev, leddev.devid, LEDDEV_CNT);
/* 4、创建类 */
leddev.class = class_create(THIS_MODULE, LEDDEV_NAME);
if(IS_ERR(leddev.class)){
return PTR_ERR(leddev.class);
}
/* 5、创建设备 */
leddev.device = device_create(leddev.class,NULL, leddev.devid,
NULL, LEDDEV_NAME);
if(IS_ERR(leddev.device)){
return PTR_ERR(leddev.device);
}
return0;
}
/*
* @description :移除platform驱动的时候此函数会执行
* @param - dev :platform设备
* @return :0，成功;其他负值,失败
*/
staticint led_remove(struct platform_device *dev)
{
iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
iounmap(GPIO1_DR);
iounmap(GPIO1_GDIR);
cdev_del(&leddev.cdev); /* 删除cdev */
unregister_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT);
device_destroy(leddev.class, leddev.devid);
class_destroy(leddev.class);
return0;
}
/* platform驱动结构体 */
staticstruct platform_driver led_driver ={
.driver ={
.name ="imx6ul-led",/* 驱动名字，用于和设备匹配 */
},
.probe = led_probe,
.remove = led_remove,
};
/*
* @description : 驱动模块加载函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
staticint __init leddriver_init(void)
{
return platform_driver_register(&led_driver);
}
/*
* @description : 驱动模块卸载函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
staticvoid __exit leddriver_exit(void)
{
platform_driver_unregister(&led_driver);
}
module_init(leddriver_init);
module_exit(leddriver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");

复制代码

leddriver.c文件内容就是按照示例代码54.2.2.5的platform驱动模板编写的。

第34~122行，传统的字符设备驱动。

第130~206行，probe函数，当设备和驱动匹配以后此函数就会执行，当匹配成功以后会在终端上输出“leddriver and device has matched!”这样语句。在probe函数里面初始化LED、注册字符设备驱动。也就是将原来在驱动加载函数里面做的工作全部放到probe函数里面完成。

第213~226行，remobe函数，当卸载platform驱动的时候此函数就会执行。在此函数里面释放内存、注销字符设备等。也就是将原来驱动卸载函数里面的工作全部都放到remove函数中完成。

第229~235行，platform_driver驱动结构体，注意name字段为"imx6ul-led"，和我们在leddevice.c文件里面设置的设备name字段一致。

第242~245行，驱动模块加载函数，在此函数里面通过platform_driver_register向Linux内核注册led_driver驱动。

第252~255行，驱动模块卸载函数，在此函数里面通过platform_driver_unregister从Linux内核卸载led_driver驱动。

54.4.2 测试APP编写

测试APP的内容很简单，就是打开和关闭LED灯，新建ledApp.c这个文件，然后在里面输入如下内容：

示例代码54.4.2.1 ledApp.c文件代码段

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
/***************************************************************
文件名 : ledApp.c
作者 : 左忠凯
版本 : V1.0
描述 : platform驱动驱测试APP。
其他 : 无
使用方法：./ledApp/dev/platled 0 关闭LED
./ledApp /dev/platled 1 打开LED
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.02019/8/16 左忠凯创建
***************************************************************/
#defineLEDOFF 0
#define LEDON 1
/*
* @description : main主程序
* @param - argc : argv数组元素个数
* @param - argv : 具体参数
* @return :0 成功;其他失败
*/
int main(int argc,char*argv[])
{
int fd, retvalue;
char*filename;
unsignedchar databuf[2];
if(argc !=3){
printf("Error Usage!\r\n");
return-1;
}
filename = argv[1];
/* 打开led驱动 */
fd = open(filename, O_RDWR);
if(fd <0){
printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
return-1;
}
databuf[0]= atoi(argv[2]);/* 要执行的操作：打开或关闭 */
retvalue = write(fd, databuf,sizeof(databuf));
if(retvalue <0){
printf("LED Control Failed!\r\n");
close(fd);
return-1;
}
retvalue = close(fd);/* 关闭文件 */
if(retvalue <0){
printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
return-1;
}
return0;
}

复制代码

ledApp.c文件内容很简单，就是控制LED灯的亮灭，和第四十一章的测试APP基本一致，这里就不重复讲解了。

54.5 运行测试54.5.1 编译驱动程序和测试APP

1、编译驱动程序

编写Makefile文件，本章实验的Makefile文件和第四十章实验基本一样，只是将obj-m变量的值改为“leddevice.o leddriver.o”，Makefile内容如下所示：

示例代码54.5.1.1 Makefile文件

KERNELDIR:=/home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
......
obj-m := leddevice.o leddriver.o
......
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

复制代码

第4行，设置obj-m变量的值为“leddevice.oleddriver.o”。

输入如下命令编译出驱动模块文件：

make-j32

复制代码

编译成功以后就会生成一个名为“leddevice.koleddriver.ko”的驱动模块文件。

2、编译测试APP

输入如下命令编译测试ledApp.c这个测试程序：

arm-linux-gnueabihf-gccledApp.c -o ledApp

复制代码

编译成功以后就会生成ledApp这个应用程序。

54.4.2 运行测试

将上一小节编译出来leddevice.ko、leddriver.ko和ledApp这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中，重启开发板，进入到目录

lib/modules/4.1.15中，输入如下命令加载leddevice.ko设备模块和leddriver.ko这个驱动模块。
depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe leddevice.ko //加载设备模块
modprobeleddriver.ko //加载驱动模块

复制代码

根文件系统中/sys/bus/platform/目录下保存着当前板子platform总线下的设备和驱动，其中devices子目录为platform设备，drivers子目录为plartofm驱动。查看/sys/bus/platform/devices/目录，看看我们的设备是否存在，我们在leddevice.c中设置leddevice(platform_device类型)的name字段为“imx6ul-led”，也就是设备名字为imx6ul-led，因此肯定在/sys/bus/platform/devices/目录下存在一个名字“imx6ul-led”的文件，否则说明我们的设备模块加载失败，结果如图54.4.2.1所示：

图54.4.2.1 imx6ul-led设备

同理，查看/sys/bus/platform/drivers/目录，看一下驱动是否存在，我们在leddriver.c中设置led_driver(platform_driver类型)的name字段为“imx6ul-led”，因此会在/sys/bus/platform/drivers/目录下存在名为“imx6ul-led”这个文件，结果如图54.4.2.2所示：

图54.4.2.2 imx6ul-led驱动

驱动模块和设备模块加载成功以后platform总线就会进行匹配，当驱动和设备匹配成功以后就会输出如图54.4.2.3所示一行语句：

图54.4.2.3 驱动和设备匹配成功

驱动和设备匹配成功以后就可以测试LED灯驱动了，输入如下命令打开LED灯：

./ledApp /dev/platled 1 //打开LED灯

复制代码

在输入如下命令关闭LED灯：

./ledApp /dev/platled 0 //关闭LED灯

复制代码

观察一下LED灯能否打开和关闭，如果可以的话就说明驱动工作正常，如果要卸载驱动的话输入如下命令即可：

rmmod leddevice.ko

复制代码

rmmodleddriver.ko

lutigers · 发表于 2020-3-7 09:31:54

太详细了，认真学习

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【正点原子Linux连载】第五十四章 platform设备驱动实验--摘自【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0

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