imx6ull字元裝置驅動（1）

阿新 • • 發佈：2021-02-15

技術標籤：linux 嵌入式

字元裝置驅動（1）

基於imx6ull以及其使用手冊

linux驅動

外設主要分為

字元裝置
感覺就是簡單的i/o?
- 以位元組驅動為單位，順序訪問，字元裝置面向流裝置，
- 蜂鳴器，led，滑鼠，鍵盤
塊裝置
- 訪問塊裝置時候，是以扇區過著塊為基礎，屬於無序訪問
網路裝置
- 網路裝置就是網路介面卡等用來上網的裝置
- 網絡卡分為有線和無線兩種

字元裝置驅動

字元裝置驅動在linux系統中有其規定的框架

常規字元裝置驅動

為裝置定義一個相關結構體

初始化函式 xxx_init

向系統申請裝置號
申請裝置記憶體
呼叫cdev_init()初始化
呼叫cdev_add()向系統註冊裝置

解除安裝函式 xxx_exit的定義

釋放裝置號
呼叫cdev_add()

定義 file_operations

實現write（）
實現read（）
根據需要實現其他函式

//機構體模組
struct A{
    struct cdev cdev;
    
};

struct A *dev;//建立一個裝置結構體指標
dev_t devno;//裝置號結構體

//讀裝置
ssize_t xxx_read(struct file *p,char __user *buf,size_t count,loff_t* f_pos)
{
    copy_to_user(buf, , , );
}

//寫裝置
ssize_t xxx_write 
(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t* f_pos)
{
    copy_from_user(..., buf, ...);
}

//檔案操作函式file_operations
struct file_operations xxx_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .read  = xxx_read,
    .write = xxx_write,
};


//裝置驅動模組載入函式
static int __init xxx_init(void)
{
...
devno = 
 MKDEV(xxx_major, 0);
//(1)申請裝置號
if(xxx_major)
{
register_chrdev_region(devno, 1, "xxx_dev");
}
else
{
alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, "xxx_dev");
}
//(2)為裝置結構體申請記憶體(推薦使用devm_kzalloc)
    
    
dev = kzalloc(sizeof(struct xxx_dev_t), GFP_KERNEL);
//(3)初始化cdev
cdev_init(&dev.cdev, &xxx_fops);
dev.cdev.owner = THIS_MODULE;
//(4)向系統註冊裝置
cdev_add(dev.cdev, dev_no, 1);
}
module_init(xxx_init);
//裝置驅動模組解除安裝函式
static void __exit xxx_exit(void)
{
//釋放裝置號
unregister_chrdev_region(dev_no, 1);
//登出裝置
cdev_del(&dev.cdev);
...
}
module_exit(xxx_exit);
MODULE_LICENSE("GPL v2");

程式碼解釋

首先定義了機構體，直接定義了結構體cdev

struct cdev {
struct kobject kobj; //內嵌的kobject 物件
struct module *owner; //所屬模組
const struct file_operations *ops; //檔案操作結構體
struct list_head list;
dev_t dev; //裝置號
unsigned int count;
};

然後定義了裝置號機構體，並在第37行申請了裝置號、
實現了檔案操作函式總的部分功能。

file_operations中的成員函式似乎字元裝置驅動程式的主要內容
裝置驅動模組載入函式
為此函式註冊為裝置驅動的入口函式
初始化cdev，向系統註冊裝置

簡化版字元裝置驅動框架

可以使用這個兩個函式對上面的函式進行簡化

static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,
const struct file_operations *fops)
//註冊字元裝置，返回申請的主裝置號
static inline void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name)
//登出字元裝置   
//通過這兩個函式就不用一步一步的去註冊裝置了

兩個檔案就實現註冊裝置了，具體檔案於fs/char_dev.c

裝置號

· 各種裝置都以檔案的形式放在/dev 目錄下，稱為裝置檔案，應用程式可以開啟，關閉，讀寫這些裝置檔案，完成對應的裝置的操作。

組成

一個字元裝置或者塊裝置都有一個主次裝置號。
- 主裝置號都用來表示一個特定的驅動程式。
- 次裝置號永安裡表示該驅動程式的各個裝置
dev_t的資料型別表示裝置號

typedef __u32 __kernel_dev_t; typedef __kernel_dev_t dev_t;
dev_t是一個32位變數

linux裝置號範圍是0 - 4095
分配
- 靜態分配裝置號
  - 驅動程式開發者通過靜態指定一個裝置號
  - 核心裝置號再核心原始碼documentation/ devices.txt裡面
  - cat /proc/devices檢視所有裝置號
- 動態分配裝置號
  
  用於解決裝置號存在衝突問題，因此建議使用動態分配裝置號
  - 註冊字元裝置之前申請一個裝置號
- 不用了解除安裝即可
  
  驅動模組的安裝與解除安裝
寫好驅動之後，執行驅動
- 驅動編譯到linux核心中，linux核心執行時候會自動執行驅動程式
- 驅動程式編譯字尾為.ko的模組檔案
  - 安裝和解除安裝.ko的命令
    
    insmod xxx.ko安裝驅動
    
    rmmod xxx.ko解除安裝驅動
    
    實際上是呼叫module_init函式，這個函式會註冊一個載入函式模組，使用上述命令的時候就呼叫了函式
  - 安裝和解除安裝驅動
    
    modprobe xxx.ko //安裝模組
    
    modprobe -r xxx.ko//解除安裝模組
    
    這個命令在載入模組時候，會同時載入該模組所依賴的其他模組