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4. 字符设备驱动-使用设备树

4. 字符设备驱动-使用设备树

作者: JalynFang | 来源:发表于2019-02-22 09:55 被阅读0次

回顾一下，在 3. 字符设备驱动-总线设备驱动模型写法 中，驱动程序被分成了两部分；dev部分和drv部分；在dev部分，分配设置注册了一个platform_device设备，具体硬件资源就是在该设备中被描述；在drv部分，同样分配设置注册了一个platform_driver设备，硬件相关的驱动就在这里实现。

使用设备树时，写驱动程序时，驱动程序也被分成了两部分；一部分是drv，跟总线设备驱动模型里的platform_driver类似，也是分配设置注册了一个platform_driver设备；对于dev部分，不再将其写在.c文件中了，在内核编译的过程中，实际上他（平台设备）还不存在，这时dev的实现，被放到了dts文件中；通过在dts文件中构造节点（节点中含有资源），提供给平台驱动解析使用。

dts文件被编译成dtb文件，然后在启动内核时，传给内核，由内核来处理解析，得到一个一个的device_node(每一个节点对应一个device_node)结构体，然后解析成platform_device结构体，这里面就含有硬件描述的资源；接下来的事，跟总线设备驱动模型写驱动的套路一致了。

总结一下，对于总线设备驱动模型，平台设备写在了.c文件中；使用设备树时，平台设备被放到了dts文件中；设备树，可以看出是对平台设备的一种改进，其仍然属于设备驱动模型的一种。

拿个实例，来初步感受下设备树：

将上述文件上传到内核的 arch/arm/boot/dts 目录下，然后重新编译设备树：

make dtbs

使用新的dtb文件，启动系统；
在 /sys/devices/platform 下查看相关设备节点信息：

至此，led的平台设备已经生成，那么led的平台驱动如何编写？我们已经知道，在总线设备驱动模型中，设备和驱动的匹配是通过总线里的match函数，对于传统写法，match函数是直接比较name；对于使用设备树的情况下，match函数如何工作，分析下：

也就是说驱动通过 platform_driver -> driver -> of_match_table -> compatile 来与设备节点做匹配，接下来编写led_drv.c 简单体验下设备树：

static const struct of_device_id of_match_leds[] = {
    { .compatible = "jz2440_led", .data = NULL },
    { /* sentinel */ }
};

struct platform_driver led_drv = {
    .probe      = led_probe,
    .remove     = led_remove,
    .driver     = {
        .name   = "myled",
        .of_match_table = of_match_leds, /* 能支持哪些来自于dts的platform_device */
    }
};

      剩下的就跟上节led_drv没什么区别了。你可能也觉得了，在设备树中使用reg来指定引脚的方法，实在别扭，我们自定义pin来标识引脚，改进下设备树：

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * SAMSUNG SMDK2440 board device tree source
 *
 * Copyright (c) 2018 weidongshan@qq.com
 * dtc -I dtb -O dts -o jz2440.dts jz2440.dtb
 */

#define S3C2410_GPF(_nr)    ((5<<16) + (_nr))

/dts-v1/;
/ {
    model = "SMDK24440";
    compatible = "samsung,smdk2440";

    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;
        
    memory@30000000 {
        device_type = "memory";
        reg =  <0x30000000 0x4000000>;
    };
/*
    cpus {
        cpu {
            compatible = "arm,arm926ej-s";
        };
    };
*/  
    chosen {
        bootargs = "noinitrd root=/dev/mtdblock4 rw init=/linuxrc console=ttySAC0,115200";
    };

    led {
        compatible = "jz2440_led";
        pin = <S3C2410_GPF(5)>;
    };
};

修改probe，解析设备树：
获得pin属性，拿到pin值；在of.h（PATH:include/linux）有相关函数。
在OF解析函数中都需要 struct device_node 结构体，device_node来自：

platform_device -> dev -> of_node(device_node)

修改好的probe:

static int led_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource     *res;

    /* 根据platform_device的资源进行ioremap,只是为了兼容上节代码 */
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    if (res) {
        led_pin = res->start;
    }
    else {
        /* 获得pin属性 */
        of_property_read_s32(pdev->dev.of_node, "pin", &led_pin);
    }

    if (!led_pin) 
    {
        printk("can not get pin for led\n");
        return -EINVAL;
    }
        

    major = register_chrdev(0, "myled", &myled_oprs);

    led_class = class_create(THIS_MODULE, "myled");
    device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "led"); /* /dev/led */
    
    return 0;
}

完整led_drv.c如下：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_device.h>
#include <linux/of_platform.h>
#include <linux/platform_device.h>

#define S3C2440_GPA(n)  (0<<16 | n)
#define S3C2440_GPB(n)  (1<<16 | n)
#define S3C2440_GPC(n)  (2<<16 | n)
#define S3C2440_GPD(n)  (3<<16 | n)
#define S3C2440_GPE(n)  (4<<16 | n)
#define S3C2440_GPF(n)  (5<<16 | n)
#define S3C2440_GPG(n)  (6<<16 | n)
#define S3C2440_GPH(n)  (7<<16 | n)
#define S3C2440_GPI(n)  (8<<16 | n)
#define S3C2440_GPJ(n)  (9<<16 | n)

static int led_pin;
static volatile unsigned int *gpio_con;
static volatile unsigned int *gpio_dat;

/* 123. 分配/设置/注册file_operations 
 * 4. 入口
 * 5. 出口
 */

static int major;
static struct class *led_class;

static unsigned int gpio_base[] = {
    0x56000000, /* GPACON */
    0x56000010, /* GPBCON */
    0x56000020, /* GPCCON */
    0x56000030, /* GPDCON */
    0x56000040, /* GPECON */
    0x56000050, /* GPFCON */
    0x56000060, /* GPGCON */
    0x56000070, /* GPHCON */
    0,          /* GPICON */
    0x560000D0, /* GPJCON */
};

static int led_open (struct inode *node, struct file *filp)
{
    /* 把LED引脚配置为输出引脚 */
    /* GPF5 - 0x56000050 */
    int bank = led_pin >> 16;
    int base = gpio_base[bank];

    int pin = led_pin & 0xffff;
    gpio_con = ioremap(base, 8);
    if (gpio_con) {
        printk("ioremap(0x%x) = 0x%x\n", base, gpio_con);
    }
    else {
        return -EINVAL;
    }
    
    gpio_dat = gpio_con + 1;

    *gpio_con &= ~(3<<(pin * 2));
    *gpio_con |= (1<<(pin * 2));  

    return 0;
}

static ssize_t led_write (struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *off)
{
    /* 根据APP传入的值来设置LED引脚 */
    unsigned char val;
    int pin = led_pin & 0xffff;
    
    copy_from_user(&val, buf, 1);

    if (val)
    {
        /* 点灯 */
        *gpio_dat &= ~(1<<pin);
    }
    else
    {
        /* 灭灯 */
        *gpio_dat |= (1<<pin);
    }

    return 1; /* 已写入1个数据 */
}

static int led_release (struct inode *node, struct file *filp)
{
    printk("iounmap(0x%x)\n", gpio_con);
    iounmap(gpio_con);
    return 0;
}


static struct file_operations myled_oprs = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open  = led_open,
    .write = led_write,
    .release = led_release,
};


static int led_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource     *res;

    /* 根据platform_device的资源进行ioremap */
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    if (res) {
        led_pin = res->start;
    }
    else {
        /* 获得pin属性 */
        of_property_read_s32(pdev->dev.of_node, "pin", &led_pin);
    }

    if (!led_pin) 
    {
        printk("can not get pin for led\n");
        return -EINVAL;
    }
        

    major = register_chrdev(0, "myled", &myled_oprs);

    led_class = class_create(THIS_MODULE, "myled");
    device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "led"); /* /dev/led */
    
    return 0;
}

static int led_remove(struct platform_device *pdev)
{
    unregister_chrdev(major, "myled");
    device_destroy(led_class,  MKDEV(major, 0));
    class_destroy(led_class);
    
    return 0;
}


static const struct of_device_id of_match_leds[] = {
    { .compatible = "jz2440_led", .data = NULL },
    { /* sentinel */ }
};

struct platform_driver led_drv = {
    .probe      = led_probe,
    .remove     = led_remove,
    .driver     = {
        .name   = "myled",
        .of_match_table = of_match_leds, /* 能支持哪些来自于dts的platform_device */
    }
};


static int myled_init(void)
{
    platform_driver_register(&led_drv);
    return 0;
}

static void myled_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&led_drv);
}

module_init(myled_init);
module_exit(myled_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

编写Makefile:

KERN_DIR = /work/system/linux-4.19-rc3

all:
    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 

clean:
    make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
    rm -rf modules.order

obj-m   += led_drv.o

编写测试程序：


#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

/* ledtest on
  * ledtest off
  */
int main(int argc, char **argv)
{
    int fd;
    unsigned char val = 1;
    fd = open("/dev/led", O_RDWR);
    if (fd < 0)
    {
        printf("can't open!\n");
    }
    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage :\n");
        printf("%s <on|off>\n", argv[0]);
        return 0;
    }

    if (strcmp(argv[1], "on") == 0)
    {
        val  = 1;
    }
    else
    {
        val = 0;
    }
    
    write(fd, &val, 1);
    return 0;
}

使用新的设备树和内核启动系统后测试：

编写设备树一般方法：

  • a. 看文档: 内核 Documentation/devicetree/bindings/
  • b. 参考同类型单板的设备树文件
  • c. 网上搜索
  • d. 实在没办法时, 只能去研究驱动源码

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