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嵌入式 | Linux 下的 platform 驱动开发模板

2022/08/21
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公众号:嵌入式攻城狮(ID:andyxi_linux)

作者:安迪西

本文介绍如何使用platform驱动框架来编写一个LED灯驱动,采用自定义platform_device的方式来编写LED的设备信息。需要编写一个驱动模块(platform驱动程序)和一个设备模块(platform设备信息)。当这两个模块都加载成功后就会匹配成功,然后platform驱动模块中的probe函数就会执行

1. platform设备程序编写

platform设备信息框架如下图所示

新建设备文件leddevice.c,并根据上面的框架图,编写设备信息程序

/* 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
/* 释放 flatform 设备模块 */
static void led_release(struct device *dev) {
 printk("led device released!rn");
}
/* 设备资源信息,即LED0所使用的所有寄存器 */
static struct 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 */
static struct platform_device leddevice = {
 .name = "imx6ul-led",
 .id = -1,
 .dev = {
  .release = &led_release,
 },
 .num_resources = ARRAY_SIZE(led_resources),
 .resource = led_resources,
};
/* 设备模块加载 */
static int __init leddevice_init(void) {
 return platform_device_register(&leddevice);
}
/* 设备模块注销 */
static void __exit leddevice_exit(void) {
 platform_device_unregister(&leddevice);
}

module_init(leddevice_init);
module_exit(leddevice_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

2. platform驱动程序编写

platform驱动框架如下图所示:platform驱动并不是独立于字符设备、块设备和网络设备驱动之外的另一种类型驱动,它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、块设备或网络设备驱动

新建设备文件leddriver.c,并根据上面的框架图,编写驱动程序

⏩ 宏定义及设备结构体变量定义
/* 寄存器名 */
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;
/* 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;                 //设备号
};
struct leddev_dev leddev;   //led 设备

 

⏩ 字符设备驱动操作集函数实现

/* LED 打开或关闭 */
void led0_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);
 }
}
/* 打开设备 */
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp) {
 filp->private_data = &leddev;  // 设置私有数据 
 return 0;
}
/* 向设备写数据 */
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) {
  return -EFAULT;
 }

 ledstat = databuf[0];   //获取状态值
 if(ledstat == LEDON) {
  led0_switch(LEDON);  //打开LED灯
 }else if(ledstat == LEDOFF) {
  led0_switch(LEDOFF);  //关闭LED灯
 }
 return 0;
}
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations led_fops = {
 .owner = THIS_MODULE,
 .open = led_open,
 .write = led_write,
};

⏩ probe函数中,初始化IO并注册字符设备

/* platform驱动的 probe 函数 */
static int led_probe(struct platform_device *dev) {
 int i = 0;
 int ressize[5];
 u32 val = 0;
 struct resource *ledsource[5];
 printk("led driver and device has matched!rn");
 /* 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 onn");
   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);
 }
 return 0;
}
⏩ remove函数中,删除设备/* platform驱动的 remove 函数 */
static int 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);
 return 0;
}

⏩ 填充platform驱动结构体,name变量要与platform设备结构体的name保持一致,用于和设备匹配

/* platform 驱动结构体 */
static struct 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,
};

⏩ 驱动入口和出口函数中,注册和卸载platform驱动

/* 驱动模块加载函数 */
static int __init leddriver_init(void) {
 return platform_driver_register(&led_driver);
}
/* 驱动模块卸载函数 */
static void __exit leddriver_exit(void) {
 platform_driver_unregister(&led_driver);
}

module_init(leddriver_init);
module_exit(leddriver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

3. 测试程序编写

新建测试文件platformledAPP.c,并编写程序

int main(int argc, char *argv[]) {
 int fd, retvalue;
 char *filename;
 unsigned char databuf[2];

 if(argc != 3){
  printf("Error Usage!rn");
  return -1;
 }

 filename = argv[1];
 /* 打开 led 驱动 */
 fd = open(filename, O_RDWR);
 if(fd < 0){
  printf("file %s open failed!rn", 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!rn");
  close(fd);
  return -1;
 }

 retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */
 if(retvalue < 0){
  printf("file %s close failed!rn", argv[1]);
  return -1;
 }
 return 0;
}

4. 编译测试

⏩ 编译驱动程序:当前目录下创建Makefile文件,并make编译

KERNELDIR := /home/andyxi/linux/kernel/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_andyxi
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := leddevice.o leddriver.o

build: kernel_modules

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

⏩ 编译测试程序:无需内核参与,直接编译即可

arm-linux-gnueabihf-gcc platformledApp.c -o platformledApp

⏩ 将两个驱动文件和测试文件拷贝至rootfs/lib/modules/4.1.15后加载驱动,加载成功后,总线就会进行匹配

depmod  #第一次加载驱动时,需使用“depmod”命令
modprobe leddevice.ko
modprobe leddriver.ko

 

⏩ 根文件系统中/sys/bus/platform/目录下保存着当前platform总线下的设备和驱动,子目录devices为platform设备,子目录drivers为platform驱动,设备模块和驱动模块加载成功后,会在相应目录下找到对应的设备和驱动

 

⏩ 使用以下命令打开或者关闭LED灯

./platformledAPP  /dev/platled 1 
./platformledAPP  /dev/platled 0

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公众号:嵌入式攻城狮;专注于分享和记录嵌入式开发技术,主要包含C语言、STM32、STM32CubeMX、lwIP、FreeRTOS、Linux、Zigbee、WIFI、BLE、LoRa、NB-loT、PCB电路设计、QT等等。