20150313 驱动模块分离概念

2015-03-13 Lover雪儿

 

    还记得以前刚开始学习编写程序的时候，无论再多的代码，再多的功能都是使劲的往同一个.C文件中塞，最后导致的直接结果就是，代码多，功能复杂，严重的妨碍了我们代码可移植性甚至良好的阅读性，接下来，我们开始来学习将一个驱动程序进行拆分，根据各种代码的性质或者功能来写入不同的.C文件中，此处，我们来尝试使用平台设备来实现IMX257蜂鸣器的驱动分离代码。

    前面我们实现了beep驱动,博客地址

    在本实验中,我们根据beep的性质，分为设备，驱动两个模块分别编写驱动程序，在设备的.C文件中，负责定义驱动的设备IO地址等可变的信息，而在驱动的.C文件中负责统一的内存地址IOREMAP映射，注册设备等不变的代码。这样，当我们程序要修改时，比如说如果我们要将beep修改为led的话，那么就只需要将设备的.C文件中的地址修改过来就可以了，大大的增强了代码的可移植性。

    接下来，我么开始步入正题：

一、设备beep_dev.c的实现

1.定义平台设备结构体

如图所示，在平台设备结构体，需要注意两个地方，

 

第一个是.name，它是用于保存在设备链中，利用它在驱动链中进行匹配，找到相应的驱动程序。

 

第二个是.resources，它是一个资源结构体，用于保存我们IMX257板子的内存IO地址，当我们要更改硬件是，只需要修改资源结构体中的数据即可。简单的说，资源结构体主要的功能就是传递参数，将板子的内存地址传入beep_drv.c中，beep_drv.c只要通过platform_get_resource函数即可得到资源中保存的数据。

2.定义资源结构体

如图所示：

在资源结构体数组中，

数组0中存储了IMX257的IOMUX的基地址

数组1中存储了IMX257的GPIO1的基地址，此处我们的beep为GPIO1_26

数组2中存储了IMX257的beep在GPIO1地址的偏移

在beep_drv.c将这些数据获取，然后分别ioremap进行地址映射

3.接下来就是在分别在入口函数中申请平台设备，在出口函数中注销平台设备

 

总结一下，可以发现我们的设备beep_dev.C文件中只做了一件事，那就是保存IMX257的地址，所以，如果我们以后要移植 驱动程序的话，只需要修改地址就够了。当然，蜂鸣器有点简单，在以后的程序可能就没这么简单了，不过总体的框架都是这样，实现了驱动模块分离。

 

二、驱动beep_drv.c的实现

1.平台驱动支持

    和上面差不多，此处我们先实现一个平台驱动的支持，也就是

①定义平台驱动结构体

②在入口函数中注册平台驱动

③在出口函数中卸载平台驱动

此处就不再详细将这个，见下图：

 

2.平台驱动探测函数probe实现

接下来，重点来了，我们此处驱动程序的核心就是在probe这个函数。

当我们的驱动和设备匹配成功之后，就会调用probe函数，在此函数中可以干任何我们想干的事。

所以，我们呢，就利用此函数完成我们的硬件设备初始化的工作。

①得到前面设备beep_dev.c文件中的资源结构体的资源

②将前面的资源中的地址，通过ioremap函数分别映射地址

③注册字符设备驱动，创建类，然后再类下面创建设备节点

如下图所示：

 

3.平台驱动释放函数remove实现

在remove函数中，自然就是将前面我们映射的地址取消映射，卸载字符设备驱动程序

如图所示：

 

4.实现file_opration结构体

前面注册字符设备时，需要一个file_operation结构体，用于制定读写函数，如下图所示：

 

5.实现打开函数beep_open

    前面，我们的probe函数中已经实现了IO地址的映射，以及设备号的自动申请，自动创建设备节点。但是，单独只有这些是还不够的，由于我们IMX257芯片的IO引脚为复用IO，总共有七中模式，要想实现特定的功能，必须还得对IO引脚进行配置，

    所以，我们此处，在打开函数中实现引脚的配置。

①配置GPIO引脚为模式5

②配置GPIO引脚为上拉模式，电压1.8v，CMOS输出

③配置蜂鸣器的GPIO1_26为输出模式

④将蜂鸣器引脚电平清零。

经过前面几步，我们就实现了IMX257引脚的正确配置。

如下图所示：

 

6.实现写函数beep_write

通过前面的额正确配置GPIO，我们就已经可以正确的使用beep了，接下来，我们通过写函数来将我们的数据传入内核，从而相应的控制蜂鸣器的正确鸣叫与停止。

 

三 、应用程序beep_test.c的实现

在测试程序中，我们只需要实现以下几步

①打开设备

②判断用户输入的命令

③根据用户的命令来相应的控制

 

当我们用户输入

./beep_test on         蜂鸣器响

./beep_test off        蜂鸣器地址响

./beep_test on_off     鸣器响5声

 

 

四、驱动测试：

 

imx257板子上加载，如图所示：

 

移除驱动：

 

 

附 设备 beep_dev.c 程序：

1 #include
      
        2 #include
       
         3 #include
        
          4 #include
         
           5 #include
          
            6 #include
           
             7 #include
            
              8 9 #define DRIVER_NAME "beep_dev"10 #define DEVICE_NAME "beep_dev"11 #define IORESOURCE_IOMUX_BASE 0x0000020012 #define IORESOURCE_GPIO1_BASE 0x0000040013 #define IORESOURCE_BEEP_BIT 0x0000080014 15 16 /* 定义资源结构体 */17 static struct resource beep_resource[] = {18 [0] = {19 .start = 0x43FAC000,//IOMUX基地址20 .end = 0x43FAC000 + 0xFFF,21 .flags = IORESOURCE_IOMUX_BASE,22 },23 [1] = {24 .start = 0x53FCC000,//GPIO1基地址25 .end = 0x53FCC000 + 0xFFF,26 .flags = IORESOURCE_GPIO1_BASE,27 },28 [2] = {29 .start = 26, //beep为GPIO1_2630 .end = 26,31 .flags = IORESOURCE_BEEP_BIT,32 },33 };34 35 static void beep_release(struct device *dev){36 37 }38 39 /*分配/设置/注册一个platform_device 结构体*/40 static struct platform_device beep_dev = {41 .name = DEVICE_NAME,42 .id = -1,43 .num_resources = ARRAY_SIZE(beep_resource),44 .resource = beep_resource,45 .dev = {46 .release = beep_release, 47 },48 };49 50 //入口函数51 static int beep_dev_init(void){52 //注册一个平台设备53 platform_device_register(&beep_dev);54 return 0;55 }56 57 //出口函数58 static void beep_dev_exit(void){59 platform_device_unregister(&beep_dev);60 }61 62 module_init(beep_dev_init);63 module_exit(beep_dev_exit);64 65 MODULE_AUTHOR("Lover雪儿");66 MODULE_VERSION("0.1.0");67 MODULE_LICENSE("GPL");
            
           
          
         
        
       
      

 

附 驱动 beep_drv.c 程序：

1 #include
      
         2 #include
       
          3 #include
        
           4 #include
         
            5 #include
          
             6 #include
           
             7 #include
            
              8 #include
             
               9 #include
              
                10 11 #define DRIVER_NAME "beep_dev" 12 #define DEVICE_NAME "beep_dev" 13 14 #define IORESOURCE_IOMUX_BASE 0x00000200 15 #define IORESOURCE_GPIO1_BASE 0x00000400 16 #define IORESOURCE_BEEP_BIT 0x00000800 17 18 static int major; //主设备号 19 static struct class *beep_class;//创建类，在类下面创建设备 20 //定义寄存器 21 static unsigned long base_iomux; //iomux基址 0X 43FA C000 - 0X 43FA FFFF 22 static unsigned long base_gpio1; //gpio3 0X 53FC C000 - 0X 53FC FFFF 23 #define MUX_CTL (*(volatile unsigned long *)(base_iomux + 0x011c))// MUX_CTL模式选择 配置寄存器 24 #define PAD_CTL (*(volatile unsigned long *)(base_iomux + 0x0314))// PAD_CTL GPIO常用功能设置 25 #define DR_GPIO1 (*(volatile unsigned long *)(base_gpio1 + 0x0000))// GPIO DR 数据寄存器 DR 26 #define GDIR_GPIO1 (*(volatile unsigned long *)(base_gpio1 + 0x0004))// GPIO GDIR 方向控制寄存器 GDIR 27 static int beep_pin;//引脚的偏移 28 29 30 static int beep_open(struct inode *inode, struct file *file) 31 { 32 printk("<0>function open!\n\n"); 33 //引脚配置 34 //MUX_CTL 35 MUX_CTL &= ~(0x07 << 0); 36 MUX_CTL |= (0X05 << 0); //设置为ALT5 GPIO1_26 BEEP 37 //PAD_CTL 38 PAD_CTL &= ~(0x01<<13 | 0x01<<3 | 0x03<<1 | 0x01<<0); //1.8v 不需要上拉下拉 CMOS输出 slew rate 39 //GDIR_GPIO1 配置为输出模式 40 GDIR_GPIO1 &= ~(0x01 << beep_pin); 41 GDIR_GPIO1 |= (0x01 << beep_pin); //配置为输出模式 42 43 //DR_GPIO1 配置为输出0 点亮ERR_LED 44 DR_GPIO1 &= ~(0x01 << beep_pin); //将GPIO1_26清零 45 46 return 0; 47 } 48 static ssize_t beep_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos) 49 { 50 int val; 51 printk("<0>function write!\n\n"); 52 if(copy_from_user(&val,buf,count)) 53 printk("<0>copy_from_user error!\n"); 54 if(val == 1){ //响蜂鸣器 55 DR_GPIO1 |= (0x01 << beep_pin); //将GPIO1_26置1 56 }else{ //停蜂鸣器 57 DR_GPIO1 &= ~(0x01 << beep_pin); //将GPIO1_26清零 58 } 59 return count; 60 } 61 62 //构造file_operation结构体 63 static struct file_operations beep_fops = { 64 .owner = THIS_MODULE, /*宏*/ 65 .open = beep_open, 66 .write = beep_write, 67 }; 68 69 70 71 //探测函数 72 static int beep_probe(struct platform_device *pdev){ 73 struct resource *res; 74 printk("<0> beep_probe,found beep\n\n"); 75 /* 根据platform的资源进行ioremap */ 76 //获取资源 IOMUX 的地址 77 res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_IOMUX_BASE,0); 78 //映射IOMUX的内存地址 79 base_iomux = (unsigned long)ioremap(res->start,res->end - res->start); 80 81 //获取资源 GPIO1 的地址 82 res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_GPIO1_BASE,0); 83 //映射GP1IO1的内存地址 84 base_gpio1 = (unsigned long)ioremap(res->start,res->end - res->start); 85 86 //获取资源 LED灯 的偏移地址 87 res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_BEEP_BIT,0); 88 beep_pin = res->start; 89 90 91 /* 注册字符设备驱动程序 */ 92 major = register_chrdev(0,DEVICE_NAME,&beep_fops); 93 //创建类，然后再类下面创建设备节点 94 beep_class = class_create(THIS_MODULE,DEVICE_NAME); 95 device_create(beep_class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,DEVICE_NAME);//dev/beep_dev 96 97 return 0; 98 } 99 100 static int beep_remove(struct platform_device *pdev){101 printk("<0> beep_remove, remove beep\n\n");102 //删除类103 device_destroy(beep_class,MKDEV(major,0));104 class_destroy(beep_class);105 /* 卸载字符设备驱动程序 */106 unregister_chrdev(major,DEVICE_NAME); /* iounmap */107 //解除地址映射108 iounmap((void __iomem *)base_iomux);109 iounmap((void __iomem *)base_gpio1);110 return 0;111 }112 113 //定义一个平台驱动结构体114 struct platform_driver beep_drv = {115 .probe = beep_probe,116 .remove = beep_remove,117 .driver = {118 .name = DRIVER_NAME,119 }120 };121 122 123 static int beep_drv_init(void){124 platform_driver_register(&beep_drv);125 return 0;126 }127 128 static void beep_drv_exit(void){129 platform_driver_unregister(&beep_drv);130 }131 132 module_init(beep_drv_init);133 module_exit(beep_drv_exit);134 135 MODULE_AUTHOR("Lover雪儿");136 MODULE_VERSION("0.1.0");137 MODULE_LICENSE("GPL");
              
             
            
           
          
         
        
       
      

 

附 应用程序 beep_test.c 程序：

1 #include 
      
        2 #include 
       
         3 #include 
        
          4 #include 
         
           5  6 /* beep_test on 7  * beep_test off 8  */ 9 int main(int argc, char **argv)10 {11     int fd;12     int i = 0;13     int val = 1;14     fd = open("/dev/beep_dev", O_RDWR);15     if (fd < 0){16         printf("can't open!\n");17     }18     if (argc != 2){19         printf("Usage :\n");20         printf("%s 
          
           \n", argv[0]);21         return 0;22     }23     if (strcmp(argv[1], "on") == 0){24         val  = 1;25         write(fd, &val, 4);26     }else if (strcmp(argv[1], "off") == 0){27         val = 0;28         write(fd, &val, 4);29     }else{30         i=5;31         while(i--){32             val = 0;33             write(fd, &val, 4);34             val  = 1;35             write(fd, &val, 4);36         }37         val = 0;38         write(fd, &val, 4);39     }40     return 0;41 }