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驱动开发 linux 嵌入式硬件通过编写游戏程序的视角去编写字符驱动--设备树-百问imx6ull-pro

三年i 博客 2024-03-20 1 0

本文基于imx6ull-pro百问网开发板进行驱动开发设计

编写驱动就好比是创建一个游戏并注册一个角色，每一步都是有意义的

对于这个游戏本身，我们也是管理者。首先先把游戏的初始化、退出框架搭好，然后提供自己的合法证书跟签名，别忘了把制作游戏的工具（头文件）也准备好

#include

module_init(dtsled_init);

module_exit(dtsled_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

MODULE_AUTHOR("louis");

初始化

游戏准备好了就可以创建角色（设备）了，可以自己提前设置好账号也可以向系统申请账号（设备号），为了方便管理这些账号，我们特意在初始化外设计了一种结构体方便管理（角色）设备。

这里特别说明一下cdev结构体，它里面包括了设备号以及最重要的ops函数（file_operations）可以理解为存储着账号和用户的技能面板可以理解为账户

在设备结构体 dtsled_dev 中添加了成员变量 nd，nd 是 device_node 结构体类型指针，表示设备节点。如果我们要读取设备树某个节点的属性值，首先要先得到这个节点，一般在设备结构体中添加 device_node 指针变量来存放这个节点。

/* dtsled设备结构体 */

struct dtsled_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 device_node *nd; /* 设备节点 */

};

struct dtsled_dev dtsled; /* led设备 */

接着从服务器（设备树）中获得相应的游戏组件数据：设备树节点、compatible、status、reg属性

u32 val = 0;

int ret;

u32 regdata[14];

const char *str;

struct property *proper;

/* 获取设备树中的属性数据 */

/* 1、获取设备节点：alphaled */

dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled");

if(dtsled.nd == NULL) {

printk("alphaled node nost find!\r\n");

return -EINVAL;

} else {

printk("alphaled node find!\r\n");

}

/* 2、获取compatible属性内容 */

proper = of_find_property(dtsled.nd, "compatible", NULL);

if(proper == NULL) {

printk("compatible property find failed\r\n");

} else {

printk("compatible = %s\r\n", (char*)proper->value);

}

/* 3、获取status属性内容 */

ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);

if(ret < 0){

printk("status read failed!\r\n");

} else {

printk("status = %s\r\n",str);

}

/* 4、获取reg属性内容 */

ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);

if(ret < 0) {

printk("reg property read failed!\r\n");

} else {

u8 i = 0;

printk("reg data:\r\n");

for(i = 0; i < 10; i++)

printk("%#X ", regdata[i]);

printk("\r\n");

}

之后是对要操作的寄存器进行虚拟地址与物理地址的映射下面是在设备树里添加的节点

alphaled {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <1>;

compatible = "atkalpha-led";

status = "okay";

reg = < 0X020C406C 0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */

0X02290014 0X04 /* SW_MUX_GPIO5_IO03_BASE */

0X02290058 0X04 /* SW_PAD_GPIO5_IO03_BASE */

0X020AC000 0X04 /* GPIO5_DR_BASE */

0X020AC004 0X04 >; /* GPIO5_GDIR_BASE */

};

使用 of_iomap 函数一次性完成读取 reg 属性以及内存映射，of_iomap 函数是设备树推荐使用的 OF 函数。

IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd, 0);

SW_MUX_GPIO5_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 1);

SW_PAD_GPIO5_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 2);

GPIO5_DR = of_iomap(dtsled.nd, 3);

GPIO5_GDIR = of_iomap(dtsled.nd, 4);

拿到了寄存器的地址就可以编写硬件寄存器的初始化了

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GPIO5_IO03的复用功能，将其复用为

* GPIO5_IO03，最后设置IO属性。

writel(5, SW_MUX_GPIO5_IO03);

/*寄存器SW_PAD_GPIO5_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_GPIO5_IO03);

/* 4、设置GPIO5_IO03为输出功能 */

val = readl(GPIO5_GDIR);

val &= ~(1 << 3); /* 清除以前的设置 */

val |= (1 << 3); /* 设置为输出 */

writel(val, GPIO5_GDIR);

/* 5、默认关闭LED */

val = readl(GPIO5_DR);

val |= (1 << 3);

writel(val, GPIO5_DR);

这里注册设备，类似于创建账号，可以自定义账号也可以按系统随机分配

/* 注册字符设备驱动 */

/* 1、创建设备号 */

if (dtsled.major) { /* 定义了设备号 */

dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);

register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);

} else { /* 没有定义设备号 */

alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME); /* 申请设备号 */

dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */

dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */

}

printk("dtsled major=%d,minor=%d\r\n",dtsled.major, dtsled.minor);

然后就是初始化账户组件

/* 2、初始化cdev */

dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;

cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);

将新创建的账户添加进系统

/* 3、添加一个cdev */

cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);

为了让用户有更好的体验，我们还要设计一个自动登录和自动注销的组件，对此驱动设备也有一套自动创建和销毁的函数，前提条件是创建一个设备类才可以调用

/* 4、创建类 */

dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);

if (IS_ERR(dtsled.class)) {

return PTR_ERR(dtsled.class);

}

/* 5、创建设备 */

dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);

if (IS_ERR(dtsled.device)) {

return PTR_ERR(dtsled.device);

}

OPS函数的编写

** 游戏初始化以后就可以设置，角色的具体操作了先列好大纲，我的角色的技能有哪些（基本操作函数：读、写、打开设备、关闭设备）

/* 设备操作函数 */

static struct file_operations dtsled_fops = {

.owner = THIS_MODULE,

.open = led_open,

.read = led_read,

.write = led_write,

.release = led_release,

};

在写基本函数前，先封装好写寄存器的操作函数，之后方便直接调用

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);

}

static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)

{

filp->private_data = &dtsled; /* 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;

}

* @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;

}

static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)

{

return 0;

}

EXIT

不管是做游戏还是写代码都要有头有尾最后退出时把硬件的映射消除，要注销账号，还要把之前创建的设备类给销毁

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(&dtsled.cdev);/* 删除cdev */

unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); /* 注销设备号 */

device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);

class_destroy(dtsled.class);

}

至此整个驱动已经完整的写好了

参考阅读

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