「正点原子Linux连载」第五十五章设备树下的platform驱动编写

「正点原子Linux连载」第五十五章设备树下的platform驱动编写比如,我们可以编写如下所示的设备节点来描述我们本章实验要用到的LED这个设备:示例代码55.1.1gpioled设备节点1 gpioled {2

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1)实验平台:正点原子Linux开发板

2)摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南
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「正点原子Linux连载」第五十五章设备树下的platform驱动编写

第五十五章设备树下的platform驱动编写

上一章我们详细的讲解了Linux下的驱动分离与分层,以及总线、设备和驱动这样的驱动框架。基于总线、设备和驱动这样的驱动框架,Linux内核提出来platform这个虚拟总线,相应的也有platform设备和platform驱动。上一章我们讲解了传统的、未采用设备树的platform设备和驱动编写方法。最新的Linux内核已经支持了设备树,因此在设备树下如何编写platform驱动就显得尤为重要,本章我们就来学习一下如何在设备树下编写platform驱动。

55.1设备树下的platform驱动简介

platform驱动框架分为总线、设备和驱动,其中总线不需要我们这些驱动程序员去管理,这个是Linux内核提供的,我们在编写驱动的时候只要关注于设备和驱动的具体实现即可。在未设备树的Linux内核下,我们需要分别编写并注册platform_device和platform_driver,分别代表设备和驱动。在使用设备树的时候,设备的描述被放到了设备树中,因此platform_device就不需要我们去编写了,我们只需要实现platform_driver即可。在编写基于设备树的platform驱动的时候我们需要注意一下几点:

1、在设备树中创建设备节点

毫无疑问,肯定要先在设备树中创建设备节点来描述设备信息,重点是要设置好compatible属性的值,因为platform总线需要通过设备节点的compatible属性值来匹配驱动!这点要切记。比如,我们可以编写如下所示的设备节点来描述我们本章实验要用到的LED这个设备:

示例代码55.1.1 gpioled设备节点

1 gpioled {

2 #addresscells =<1>;

3 #sizecells =<1>;

4 compatible =“atkalpha-gpioled”;

5 pinctrlnames =“default”;

6 pinctrl0=<&pinctrl_led>;

7 ledgpio =<&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;

8 status =“okay”;

9};

示例55.1.1中的gpioled节点其实就是45.4.1.2小节中创建的gpioled设备节点,我们可以直接拿过来用。注意第4行的compatible属性值为”atkalpha-gpioled”,因此,我们一会在编写platform驱动的时候一定要设置of_match_table也有此值。

2、编写platform驱动的时候要注意兼容属性

上一章已经详细的讲解过了,在使用设备树的时候platform驱动会通过of_match_table来保存兼容性值,也就是表明此驱动兼容哪些设备。所以,of_match_table将会尤为重要,比如本例程的platform驱动中platform_driver就可以按照如下所示设置:

示例代码55.1.2 of_match_table匹配表的设置

1 staticconststruct of_device_id leds_of_match[]={

2 {.compatible =”atkalpha-gpioled”},/* 兼容属性 */

3 {/* Sentinel */}

4 };

5

6 MODULE_DEVICE_TABLE(of, leds_of_match);

7

8 staticstruct platform_driver leds_platform_driver ={

9 .driver ={

10 .name =”imx6ul-led”,

11 .of_match_table = leds_of_match,

12 },

13 .probe = leds_probe,

14 .remove = leds_remove,

15 };

第1~4行,of_device_id表,也就是驱动的兼容表,是一个数组,每个数组元素为of_device_id类型。每个数组元素都是一个兼容属性,表示兼容的设备,一个驱动可以跟多个设备匹配。这里我们仅仅匹配了一个设备,那就是55.1.1中创建的gpioled这个设备。第2行的compatible值为”atkalpha-gpioled”,驱动中的compatible属性和设备中的compatible属性相匹配,因此驱动中对应的probe函数就会执行。注意第3行是一个空元素,在编写of_device_id的时候最后一个元素一定要为空!

第6行,通过MODULE_DEVICE_TABLE声明一下leds_of_match这个设备匹配表。

第11行,设置platform_driver中的of_match_table匹配表为上面创建的leds_of_match,至此我们就设置好了platform驱动的匹配表了。

3、编写platform驱动

基于设备树的platform驱动和上一章无设备树的platform驱动基本一样,都是当驱动和设备匹配成功以后就会执行probe函数。我们需要在probe函数里面执行字符设备驱动那一套,当注销驱动模块的时候remove函数就会执行,都是大同小异的。

55.2 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。

55.3 实验程序编写

本实验对应的例程路径为:开发板光盘->2、Linux驱动例程->18_dtsplatform。

本章实验我们编写基于设备树的platform驱动,所以需要在设备树中添加设备节点,然后我们只需要编写platform驱动即可。

55.3.1 修改设备树文件

首先修改设备树文件,加上我们需要的设备信息,本章我们就使用到一个LED灯,因此可以直接使用45.4.1小节编写的gpioled子节点即可,不需要在重复添加。

55.3.2 platform驱动程序编写

设备已经准备好了,接下来就要编写相应的platform驱动了,新建名为”18_dtsplatform”的文件夹,然后在18_dtsplatform文件夹里面创建vscode工程,工作区命名为”dtsplatform”。新建名为leddriver.c的驱动文件,在leddriver.c中输入如下所示内容:

示例代码55.3.2.1 leddriver.c文件代码段

1 #include <linux/types.h>

2 #include <linux/kernel.h>

3 #include <linux/delay.h>

4 #include <linux/ide.h>

5 #include <linux/init.h>

6 #include <linux/module.h>

7 #include <linux/errno.h>

8 #include <linux/gpio.h>

9 #include <linux/cdev.h>

10 #include <linux/device.h>

11 #include <linux/of_gpio.h>

12 #include <linux/semaphore.h>

13 #include <linux/timer.h>

14 #include <linux/irq.h>

15 #include <linux/wait.h>

16 #include <linux/poll.h>

17 #include <linux/fs.h>

18 #include <linux/fcntl.h>

19 #include <linux/platform_device.h>

20 #include <asm/mach/map.h>

21 #include <asm/uaccess.h>

22 #include <asm/io.h>

23/***************************************************************

24 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.

25文件名 : leddriver.c

26作者 : 左忠凯

27版本 : V1.0

28描述 : 设备树下的platform驱动

29其他 : 无

30论坛 : www.openedv.com

31日志 : 初版V1.0 2019/8/13 左忠凯创建

32 ***************************************************************/

33 #define LEDDEV_CNT 1 /* 设备号长度 */

34 #define LEDDEV_NAME “dtsplatled” /* 设备名字 */

35 #define LEDOFF 0

36 #define LEDON 1

37

38/* leddev设备结构体 */

39struct leddev_dev{

40 dev_t devid; /* 设备号 */

41struct cdev cdev; /* cdev */

42struct class *class; /* 类 */

43struct device *device; /* 设备 */

44int major; /* 主设备号 */

45struct device_node *node; /* LED设备节点 */

46int led0; /* LED灯GPIO标号 */

47};

48

49struct leddev_dev leddev; /* led设备 */

50

51/*

52 * @description : LED打开/关闭

53 * @param – sta : LEDON(0) 打开LED,LEDOFF(1) 关闭LED

54 * @return : 无

55 */

56void led0_switch(u8 sta)

57{

58if(sta == LEDON )

59 gpio_set_value(leddev.led0,0);

60elseif(sta == LEDOFF)

61 gpio_set_value(leddev.led0,1);

62}

63

64/*

65 * @description : 打开设备

66 * @param – inode : 传递给驱动的inode

67 * @param – filp : 设备文件,file结构体有个叫做private_data的成员变量

68 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。

69 * @return : 0 成功;其他失败

70 */

71staticint led_open(struct inode *inode,struct file *filp)

72{

73 filp->private_data =&leddev;/* 设置私有数据 */

74return0;

75}

76

77/*

78 * @description : 向设备写数据

79 * @param – filp : 设备文件,表示打开的文件描述符

80 * @param – buf : 要写给设备写入的数据

81 * @param – cnt : 要写入的数据长度

82 * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移

83 * @return : 写入的字节数,如果为负值,表示写入失败

84 */

85static ssize_t led_write(struct file *filp,constchar __user *buf,

size_t cnt, loff_t *offt)

86{

87int retvalue;

88unsignedchar databuf[2];

89unsignedchar ledstat;

90

91 retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);

92if(retvalue <0){

93

94 printk(“kernel write failed!\r\n”);

95return-EFAULT;

96}

97

98 ledstat = databuf[0];

99if(ledstat == LEDON){

100 led0_switch(LEDON);

101}elseif(ledstat == LEDOFF){

102 led0_switch(LEDOFF);

103}

104return0;

105}

106

107/* 设备操作函数 */

108staticstruct file_operations led_fops ={

109.owner = THIS_MODULE,

110.open = led_open,

111.write = led_write,

112};

113

114/*

115 * @description : flatform驱动的probe函数,当驱动与

116 * 设备匹配以后此函数就会执行

117 * @param – dev : platform设备

118 * @return : 0,成功;其他负值,失败

119 */

120staticint led_probe(struct platform_device *dev)

121{

122 printk(“led driver and device was matched!\r\n”);

123/* 1、设置设备号 */

124if(leddev.major){

125 leddev.devid = MKDEV(leddev.major,0);

126 register_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT,

LEDDEV_NAME);

127}else{

128 alloc_chrdev_region(&leddev.devid,0, LEDDEV_CNT,

LEDDEV_NAME);

129 leddev.major = MAJOR(leddev.devid);

130}

131

132/* 2、注册设备 */

133 cdev_init(&leddev.cdev,&led_fops);

134 cdev_add(&leddev.cdev, leddev.devid, LEDDEV_CNT);

135

136/* 3、创建类 */

137 leddev.class = class_create(THIS_MODULE, LEDDEV_NAME);

138if(IS_ERR(leddev.class)){

139return PTR_ERR(leddev.class);

140}

141

142/* 4、创建设备 */

143 leddev.device = device_create(leddev.class,NULL, leddev.devid,

NULL, LEDDEV_NAME);

144if(IS_ERR(leddev.device)){

145return PTR_ERR(leddev.device);

146}

147

148/* 5、初始化IO */

149 leddev.node = of_find_node_by_path(“/gpioled”);

150if(leddev.node ==NULL){

151 printk(“gpioled node nost find!\r\n”);

152return-EINVAL;

153}

154

155 leddev.led0 = of_get_named_gpio(leddev.node,“led-gpio”,0);

156if(leddev.led0 <0){

157 printk(“can’t get led-gpio\r\n”);

158return-EINVAL;

159}

160

161 gpio_request(leddev.led0,“led0”);

162 gpio_direction_output(leddev.led0,1);/*设置为输出,默认高电平 */

163return0;

164}

165

166/*

167 * @description : remove函数,移除platform驱动的时候此函数会执行

168 * @param – dev : platform设备

169 * @return : 0,成功;其他负值,失败

170 */

171staticint led_remove(struct platform_device *dev)

172{

173 gpio_set_value(leddev.led0,1); /* 卸载驱动的时候关闭LED */

174

175 cdev_del(&leddev.cdev); /* 删除cdev */

176 unregister_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT);

177 device_destroy(leddev.class, leddev.devid);

178 class_destroy(leddev.class);

179return0;

180}

181

182/* 匹配列表 */

183staticconststruct of_device_id led_of_match[]={

184{.compatible =“atkalpha-gpioled”},

185{/* Sentinel */}

186};

187

188/* platform驱动结构体 */

189staticstruct platform_driver led_driver ={

190.driver ={

191.name =“imx6ul-led”, /* 驱动名字,用于和设备匹配 */

192.of_match_table = led_of_match, /* 设备树匹配表 */

193},

194.probe = led_probe,

195.remove = led_remove,

196};

197

198/*

199 * @description : 驱动模块加载函数

200 * @param : 无

201 * @return : 无

202 */

203staticint __init leddriver_init(void)

204{

205return platform_driver_register(&led_driver);

206}

207

208/*

209 * @description : 驱动模块卸载函数

210 * @param : 无

211 * @return : 无

212 */

213staticvoid __exit leddriver_exit(void)

214{

215 platform_driver_unregister(&led_driver);

216}

217

218 module_init(leddriver_init);

219 module_exit(leddriver_exit);

220 MODULE_LICENSE(“GPL”);

221 MODULE_AUTHOR(“zuozhongkai”);

第33~112行,传统的字符设备驱动,没什么要说的。

第120~164行,platform驱动的probe函数,当设备树中的设备节点与驱动之间匹配成功以后此函数就会执行,原来在驱动加载函数里面做的工作现在全部放到probe函数里面完成。

第171~180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183~186行,匹配表,描述了此驱动都和什么样的设备匹配,第184行添加了一条值为”atkalpha-gpioled”的compatible属性值,当设备树中某个设备节点的compatible属性值也为”atkalpha-gpioled”的时候就会与此驱动匹配。

第189~196行,platform_driver驱动结构体,191行设置这个platform驱动的名字为”imx6ul-led”,因此,当驱动加载成功以后就会在/sys/bus/platform/drivers/目录下存在一个名为”imx6u-led”的文件。第192行设置of_match_table为上面的led_of_match。

第203~206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213~216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。

55.3.3 编写测试APP

测试APP就直接使用上一章54.4.2小节编写的ledApp.c即可。

55.4 运行测试

55.4.1 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”leddriver.o”,Makefile内容如下所示:

示例代码55.4.1.1 Makefile文件

1 KERNELDIR:= /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek

……

4 obj-m := leddriver.o

……

11 clean:

12$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

第4行,设置obj-m变量的值为”leddriver.o”。

输入如下命令编译出驱动模块文件:

make-j32

编译成功以后就会生成一个名为”leddriver.o”的驱动模块文件。

2、编译测试APP

测试APP直接使用上一章的ledApp这个测试软件即可。

55.4.2 运行测试

将上一小节编译出来leddriver.ko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

modprobeleddriver.ko //加载驱动模块

驱动模块加载完成以后到/sys/bus/platform/drivers/目录下查看驱动是否存在,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55.4.2.1所示:

「正点原子Linux连载」第五十五章设备树下的platform驱动编写

图55.4.2.1 imx6ul-led驱动

同理,在/sys/bus/platform/devices/目录下也存在led的设备文件,也就是设备树中gpioled这个节点,如图55.4.2.2所示:

「正点原子Linux连载」第五十五章设备树下的platform驱动编写

图55.4.2.2 gpioled设备

驱动和模块都存在,当驱动和设备匹配成功以后就会输出如图55.4.2.3所示一行语句:

「正点原子Linux连载」第五十五章设备树下的platform驱动编写

图55.4.2.3 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/dtsplatled 1 //打开LED灯

在输入如下命令关闭LED灯:

./ledApp /dev/dtsplatled 0 //关闭LED灯

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:

rmmodleddriver.ko

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