通过platform实现LED设备驱动一些基础知识

首先要知道一个字符设备驱动的流程为：分配file_operations结构体，设置file_operations结构体，注册file_operations结构体。具体来说就是：1.确定一个主设备号，2.定义自己的file_operations结构体，3.实现file_operations结构体中的open/wirte/read函数，4.把file_operations结构体告诉内核，即注册file_operations结构体，5.实现入口函数，在这个入口函数中注册file_operations结构体。

首先要区分：设备号(devid)，主设备号(major)，次设备号(minor)

主设备号：用于标识不同的驱动程序

次设备号：用于区分同一主设备号下的不同设备实例。

设备号：内核设备的唯一标识符。是主设备号和次设备号的组合，通过MKDEV(major,minor)宏生成。

三者之间的关系：

  1. 设备号devid通过devid=MKDEV(marjor,minor)获得
  2. 主设备号major通过marjor=MAJOR(devid)获得
  3. 次设备号minor通过minor=MINOR(devid)获得

举例1：动态分配设备号

  1. 通过alloc_chrdev_region获得设备号，使用MAJOR和MINOR得到主设备号major和次设备号MINOR
  2. class_create会在/sys/class/下创建一个名为“GPIO_NAME”的类
  3. 根据设备号devid，通过device_create()创建GPIOLED_NAME设备 。会在/sys/class/GPIO_NAME的类下面再创建一个名为GPIO_NAME的设备节点。同样该节点在/dev/GPIO_NAME中，应用程序可以open打开这个设备
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alloc_chrdev_region(&gpioled.devid, 0, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME);
gpioled.major = MAJOR(gpioled.devid);
gpioled.minor = MINOR(gpioled.devid);
...
/* 4、创建类 */
gpioled.class = class_create(THIS_MODULE, GPIOLED_NAME);
/* 5,创建设备  */
gpioled.device = device_create(gpioled.class, NULL, gpioled.devid, NULL, GPIOLED_NAME);

举例2：分配设备号

  1. 通过register_chrdev注册lfile_operation结构体，得到主设备号
  2. 再使用MKDEV(major,i)得到设备号devid，根据devid创建100ask_led0等设备
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major = register_chrdev(0, "100ask_led", &led_drv);  /* /dev/100ask_led */
led_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_led_class");
for (i = 0; i < LED_NUM; i++)
device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "100ask_led%d", i); /* /dev/100ask_led0,1,... */

再来看下如何分配设备号：

设备号的分配可以分为动态分配和静态分配。

静态分配函数原型：

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static inline int regiser_chrdev(unsigned int major,const char *name,const struct file_operations* fops)
使用示例：
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major = register_chrdev(0, "100ask_led", &led_drv);
参数：
  • major:主设备号，一般为0，让系统自动分配一个未使用的主设备号
  • name:名字，可以通过cat /proc/devices查看
  • fops:需要注册的file_operations结构体

返回值：成功则返回主设备号

动态分配函数原型：

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int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)
使用示例：
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alloc_chrdev_region(&gpioled.devid, 0, GPIOLED_CNT, GPIOLED_NAME);
参数：
  • dev:用于保存申请到的设备号，dev_t为unsigned int 类型数据
  • baseminor:次设备号的起始地址，一般为0表示次设备号从0开始
  • count:需要申请的设备号数量，一般为1
  • name:设备名字，同register_chrdev一样，可以在/proc/devices查看
返回值：
  • 成功返回

如果给定了设备的主设备号和次设备号，使用register_chrdev_region

函数原型：
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int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)

动态分配设备号下注册字符设备驱动

静态分配不仅分配了设备号，还直接完成了字符设备file_operations的注册，但是会占据主设备号下面的所有次设备号。

动态分配仅仅分配了字符设备的设备号(devid)，需要配合cdev_init和cdev_add将设备和文件操作绑定。在分析cdev_init和cdev_add之前，先来看看cdev结构体有哪些成员

cdev结构体：

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struct cdev {
	struct kobject kobj;
	struct module *owner;
	const struct file_operations *ops;
	struct list_head list;
	dev_t dev;			//设备号
	unsigned int count;
};

其中dev_t dev就是设备号，file_operations *ops就是最重要的那个设备文件操作结构体指针，一般包括以下内容，这里仅作为示例：

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

cdev_init

定义好cdev变量之后，cdev_add用于向Linux系统添加字符设备(cdev结构体)，但在使用cdev_add之前需要先对cdev结构体变量进行初始化，cdev_init函数原型如下：

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void cdev_init(struct cdev* cdev,const struct file_operations *fops)

参考示例：

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cdev_init(&gpioled.cdev, &led_fops);

参数：

  • cdev:cdev就是要进行初始化的cdev结构体变量
  • fops:就是我们一直提到的file_operations结构体，通过cdev_init将cdev和file_operations绑定

cdev_add

对cdev初始化之后就可以通过cdev_add向linux系统中添加这个字符设备。cdev_add原型为：

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int cdev_add(struct cdev *p,dev_t dev,unsigned count)

参考示例：

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cdev_add(&gpioled.cdev, gpioled.devid, GPIOLED_CNT);

参数：

  • p:指向cdev指针
  • dev:显示传入的设备号，应该会将devid(通过alloc_chrdev_region)保存到cdev->dev(设备号)中
  • count:要添加的设备的数量

以上便实现了一个字符设备驱动的大部分内容了：包括确定主设备号(动态分配和静态分配)，定义自己的file_operations结构体，3.实现file_operations结构体中的open/wirte/read函数(没写出细节)，4.把file_operations结构体告诉内核，即注册file_operations结构体(静态注册register_chrdev，cdev_add)，5.实现入口函数(实际上上述所有案例代码都位于init函数或者probe函数中)

设备树

  1. 在根节点下创建gpioled
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gpioled {
 18         #address-cells = <1>;
 19         #size-cells = <1>;
 20         compatible = "atkalpha-gpioled";
 21         pinctrl-names = "default";
 22         pinctrl-0 = <&pinctrl_leds>;
 23         led-gpio = <&gpio5 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
 24         status = "okay";
 25      };
  1. 在imx6ul-evk下创建pinctrl_leds节点
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pinctrl_leds: ledgrp {
738             fsl,pins = <
739                   MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER3__GPIO5_IO03        0x000110A0
740             >;
741         };

看几个重要的结构体

cdev再看一遍，实际上只用到了owner，其他暂时未用到

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struct cdev {
	struct kobject kobj;
	struct module *owner;
	const struct file_operations *ops;
	struct list_head list;
	dev_t dev;
	unsigned int count;
};

再看class这个庞大的结构体,反正就是通过gpioled.class = class_create(THIS_MODULE, GPIOLED_NAME);创建了一个类，啥也没设置，类下边有很多的成员，同样也有owner name啥的。在class结构体前，可以看到这样的一句话：

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* A class is a higher-level view of a device that abstracts out low-level
* implementation details. Drivers may see a SCSI disk or an ATA disk, but,
* at the class level, they are all simply disks. Classes allow user space
* to work with devices based on what they do, rather than how they are
* connected or how they work.

翻译过来大概就是：类是设备的更高的视角，类抽象出了低层次的实现细节。比如，驱动程序会区分SCSI磁盘和ATA磁盘，但是在类看来，他们都是简单的磁盘。类允许用户空间根据他们的功能进行使用，而不是设备的连接方式和工作方式。

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struct class {
	const char		*name;
	struct module		*owner;
	struct class_attribute		*class_attrs;
	const struct attribute_group	**dev_groups;
	struct kobject			*dev_kobj;
...省略一些函数
	const struct dev_pm_ops *pm;

	struct subsys_private *p;
};

device结构体也是一个庞大的结构体，gpioled.device = device_create(gpioled.class, NULL, gpioled.devid, NULL, GPIOLED_NAME);

platform_device结构体

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struct platform_device {
	const char	*name;//会在/sys/devices/platform/name中表现出来
	int		id;
	bool		id_auto;
	struct device	dev;
	u32		num_resources;
	struct resource	*resource;

	const struct platform_device_id	*id_entry;
	char *driver_override; /* Driver name to force a match */

	/* MFD cell pointer */
	struct mfd_cell *mfd_cell;

	/* arch specific additions */
	struct pdev_archdata	archdata;
};

platform_driver -> device_driver->

///代码源码在nfs_rootfs/myled_driver目录下

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