前言
字符設備是Linux驅動中三大設備之一，字符（char）設備是個能夠像位元組流（類似檔案）一樣被訪問的設備，由字符設備驅動程式來實作這種特性，字符設備驅動程式通常至少要實作open、close、read和write的系統呼叫，字符終端（/dev/console）和串口（/dev/ttyS0以及類似備）就是兩個字符設備，它們能很好的說明“流”這種抽象概念，字符設備可以通過檔案節點來訪問，比如/dev/tty1和/dev/lp0等，這些設備檔案和普通檔案之間的唯一差別在于對普通檔案的訪問可以前后移動訪問位置，而大多數字符設備是一個只能順序訪問的資料通道，然而，也存在具有資料區特性的字符設備，訪問它們時可前后移動訪問位置，
一、字符設備的撰寫步驟
1.實作入口函式xxx_init()和卸載函式xxx_exit()
2.申請設備號register_chrdev(與內核有關）
3.注冊字符設備驅動cdev_alloc cdev_init cdev_add(與內核有關）
4.利用udev/mdev機制創建設備檔案(節點),
class_create,device_create(與內核有關）
5.硬體部分初始化 io資源映射ioremap，內核提供gpio庫函式（與硬體相關）
注冊中斷（與硬體相關）
初始化等待佇列（與內核有關）
初始化定時器（與內核有關）
6.構建file_operation結構（與內核相關）
實作操作硬體方法xxx_open,xxx_read,xxx_write...（與硬體有關）
二、字符設備應用
1.視頻教學中的使用
1.實作模塊加載和卸載入口函式
module_init(chr_dev_init);
module_exit(chr_dev_exit);
2.在模塊加載入口函式中
A.申請主設備號（內核中用于區分和管理不通風字符設備）
register_chrdev(unsigned int major, const char * name, const struct file_operations * fops
B.創建設備節點檔案（為用戶提供喲個課操作到檔案介面---open()）；
struct class class_create(owner, name)
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,
dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)
C.硬體的初始化
1.地址的映射
gpx2conf = ioremp(GPX2_CON,GPX2_SIZE);
2.中斷的申請
3.實作硬體的暫存器的初始化
//需要1配置gpio功能為輸出
*gpx2conf &= ~(0xf<<28);
*gpx2conf |=(0x1<<28);
D.實作file_operations
const struct file_operations my_fops= {
.open = chr_drv_open,
.read = chr_drv_read,
.write = chr_drv_write,
.release = chr_drv_close,
};
規范：
1.
//0，實體化全域的設備物件--分配空間
//GFP_KERNEL如果當前空間記憶體不夠用的時候，該函式會一直阻塞（休眠）
//#include <linux/slab.h>
led_dev = kmalloc(sizeof(struct led_desc), GFP_KERNE);
If(led_dev == NULL)
{
printk(KERN_ERR “malloc error\n”);
return -ENOMEM;
}
led_dev->dev_major = 250;
2.做出錯處理
在某個位置出錯了，要將之前申請到的資源進行釋放
led_dev->dev_major = register_che_dev(0, “led_dev_test”,&my_fops);
if(led_dev->dev_major < 0)
{
printk(KERN_ERR “register_chrdev error\n”);
ret = -ENODEV;
goto ↓err_0;
}
err_0:
kfree(led_dev);
return ret;
2.個人觀點
按照視頻的來最終在使用時，可能會遇到一些bug，比如：
在使用kzalloc申請記憶體的時候總是申請失敗，在參考網上的解決辦法后依舊未能解決，實體化物件需要用到kzalloc這一種方法在我學習的時候，并沒有得到驗證，始終卡在記憶體申請這兒，讓后我使用傳統方法，才達到自己想要的結果，
總結
字符設備驅動撰寫方法有多種，其中區別主要在于硬體資源的獲取：傳統字符設備驅動撰寫；平臺總線；設備樹，前面兩種本質上區別其實并不大，但引入了分層的思想，后續將慢慢和大家分享，
附錄
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/slab.h>
/* 暫存器物理地址 */
#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)
/* 映射后的暫存器虛擬地址指標 */
static volatile unsigned int *IMX6U_CCM_CCGR1;
static volatile unsigned int *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static volatile unsigned int *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static volatile unsigned int *GPIO1_DR;
static volatile unsigned int *GPIO1_GDIR;
//靜態指定
struct led_desc {
unsigned int dev_major;//設備號
struct class *cls;
struct device *dev;//創建設備檔案
/* 映射后的暫存器虛擬地址指標 */
};
struct led_desc *led_dev;
static int kernel_val = 555;
//read(fd,buf,size);
ssize_t chr_drv_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *fops)
{
int ret;
printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
ret = copy_to_user(buf, &kernel_val, count);
if(ret > 0)
{
printk("failed copy_to_user\r\n");
return -EFAULT;
}
return 0;
}
ssize_t chr_drv_write (struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *fops)
{
int ret;
int value;
printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
ret = copy_from_user(&value, buf, count);
if(ret > 0)
{
printk("failed copy_from_user\r\n");
return -EFAULT;
}
if(value){
*GPIO1_DR |= (1 << 3);
}else{
*GPIO1_DR &= ~(1 << 3);
}
return 0;
}
int chr_drv_open (struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return 0;
}
int chr_drv_close (struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("%s %s %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
return 0;
}
const struct file_operations my_fops = {
.open = chr_drv_open,
.read = chr_drv_read,
.write = chr_drv_write,
.release = chr_drv_close,
};
/*
②在模塊加載入口函式中
a 申請主設備號（內核中用于區分和管理不同字符設備）
register_chrdev()
b 創建設備節點檔案（為用戶提供一個可操作到檔案介面--open（））
struct class *class_create()
struct device *device)create()
c 硬體初始化
1.地址映射
2.中斷申請
3.實作硬體的暫存器的初始化
d 實作file_operation
*/
static int __init chr_dev_init(void)
{
int ret;
//0 實體化全域的設備物件
led_dev = kzalloc(sizeof(struct led_desc), GFP_KERNEL);
if(led_dev == NULL);
{
printk("kmalloc failed\r\n");
return -ENOMEM;
}
//一般都是申請設備號資源
//1.申請設備號
led_dev->dev_major = register_chrdev(0, "chr_dev_test", &my_fops);
if(led_dev->dev_major < 0){
printk(KERN_ERR"register_chrdev failed\n");
ret = -ENODEV;
goto err_0;
}
//2.創建設備檔案
led_dev->cls = class_create(THIS_MODULE, "chr_cls");
if(IS_ERR(led_dev->cls))
{
printk(KERN_ERR"class_create failed\n");
ret = PTR_ERR(led_dev->cls);//將指標出錯原因轉換為一個出錯碼
goto err_1;
}
// /dev/led0
led_dev->dev = device_create(led_dev->cls, NULL, MKDEV(led_dev->dev_major, 0), NULL, "led%d", 0);
if(IS_ERR(led_dev->dev))
{
printk(KERN_ERR"device_create failed\n");
ret = PTR_ERR(led_dev->dev);//將指標出錯原因轉換為一個出錯碼
goto err_2;
}
//3，硬體初始化
/* 初始化LED */
/* 1、暫存器地址映射 */
IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);
SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);
SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);
GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);
GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);
/* enable GPIO1
* configure GPIO1_io3 as gpio
* configure GPIO1_io3 as output
*/
*IMX6U_CCM_CCGR1 |= 0x0C000000;
*SW_MUX_GPIO1_IO03 &= 0xfffffff0;
*SW_MUX_GPIO1_IO03 |= 0x5;
*SW_PAD_GPIO1_IO03 &= 0xfffffff0;
*SW_PAD_GPIO1_IO03 |= 0x10B0;
*GPIO1_GDIR &= 0xfffffff0;
*GPIO1_GDIR |= 0x8;
/*
readl writel
static inline u32 readl(const volatile void __iomem *addr)
static inline void writel(u32 value, void *addr)
2、使能GPIO1時鐘
val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
val &= ~(3 << 26); 清楚以前的設定
val |= (3 << 26); 設定新值
writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
3、設定GPIO1_IO03的復用功能，將其復用為
GPIO1_IO03，最后設定IO屬性，
writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
暫存器SW_PAD_GPIO1_IO03設定IO屬性
bit 16:0 HYS關閉
bit [15:14]: 00 默認下拉
bit [13]: 0 kepper功能
bit [12]: 1 pull/keeper使能
bit [11]: 0 關閉開路輸出
bit [7:6]: 10 速度100Mhz
bit [5:3]: 110 R0/6驅動能力
bit [0]: 0 低轉換率
writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);
4、設定GPIO1_IO03為輸出功能
val = readl(GPIO1_GDIR);
val &= ~(1 << 3); 清除以前的設定
val |= (1 << 3); 設定為輸出
writel(val, GPIO1_GDIR);
5、默認關閉LED
val = readl(GPIO1_DR);
val |= (1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
或
writel(readl(led_dev->GPIO1_DR) | (1 << 3),led_dev->GPIO1_DR);
*/
return 0;
err_2:
class_destroy(led_dev->cls);
err_1:
unregister_chrdev(led_dev->dev_major, "chr_dev_test");
err_0:
kfree(&led_dev);
return ret;
return ret;
}
static void __exit chr_dev_exit(void)
{
//一般都是釋放資源
/* 取消映射 */
iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
iounmap(GPIO1_DR);
iounmap(GPIO1_GDIR);
device_destroy(led_dev->cls, MKDEV(led_dev->dev_major, 0));
class_destroy(led_dev->cls);
unregister_chrdev(led_dev->dev_major, "chr_dev_test");
}
//①實作模塊的加載和卸載入口函式
module_init(chr_dev_init);
module_exit(chr_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
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標籤：Linux
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