07-S3C2440驱动学习（一）嵌入式linux字符设备驱动-LED字符设备驱动

一、嵌入式linux字符设备驱动框架

写应用程序的人 不应该去看电路图，但是如何操作硬件呢：调用驱动程序里的open，read，write等来实现。

C库里实现了 open 、read、write上层函数

调用open等：swi val—引发一个异常中断，进入内核异常处理函数。

系统调用接口：根据发生中断的原因，调用处理函数（sys_open，sys_read等sys_open等函数会执行与open相关各种初始化函数，通知调用自己写好的open函数，这里注意应用程序的open不仅仅是调用驱动中的open，其他函数类似，是调用sys_open，sys_open里包含了驱动中实现的open）。

sys_open：根据调用的不同设备，执行不同的函数。

总结：

APP应用程序 调用open read（c库中实现，swi），swi val—引发一个异常中断，进入内核异常处理函数，根据发生中断的原因，调用处理函数（sys_open，sys_read等）。sys_open：根据调用的不同设备的属性，执行不同的函数。

问题：

App应用程序调用open等，最终调用的是相应设备的open，是如何对应起来的呢？依赖于驱动程序框架。

1.简单的字符驱动程序框架

主要包括以下几个部分，这一节我们先看看这几部分都有什么。第三节有完整的驱动框架代码。

（1）写出led_open，led_read等

static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

printk("first_drv_openn");

return 0;

}

static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)

{

printk("first_drv_writen");

return 0;

}

（2）怎么告诉内核呢？定义一个file_operations结构体，填充它：

static struct file_operations first_drv_fops = {

    .owner  =   THIS_MODULE,    /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */

    .open   =   first_drv_open,     

.write = first_drv_write,    

};

（3）怎么用起来这个结构体，就是怎么告诉内核？

//注册驱动程序

int major;

static int first_drv_init(void)

{

major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核

printk("first_drv_initn");

return 0;

}

static void first_drv_exit(void)

{

unregister_chrdev(major, "first_drv"); // 卸载

}

参数：主设备号，名字，结构体

（4）谁来调用这个函数呢：驱动的入口函数,需要一个宏来修饰一下：

module_init(first_drv_init);

module_exit(first_drv_exit);//函数指针

二、函数对应过程分析：

查看下设备节点信息：

C表示字符设备    4 主设备号 63次设备号

-常规文件

D目录.

当APP使用open的时候 首先判断设备属性是字符设备，然后根据主设备号 去数组中找到对应的file_operation结构体。

用设备类型+设备号（字符设备+主设备号）就可以找到fileoperation结构

register_chrdev最简单的实现方式：以Major为索引，把file_operation写进去，实现注册。

VFS如何根据要打开的东西，找到驱动程序：

VFS：根据字符设备数组，根据设备号找到file_operation结构

file_operation里：

入口函数里调用 regist_chrdev根据主设备号把file_operation放到数组里。

三、简单的字符驱动程序框架如下：

（1）可挂载驱动程序框架代码

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

printk("first_drv_openn");

return 0;

}

static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)

{

printk("first_drv_writen");

return 0;

}

static struct file_operations first_drv_fops = {

    .owner  =   THIS_MODULE,    /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */

    .open   =   first_drv_open,     

.write = first_drv_write,    

};

int major;

static int first_drv_init(void)

{

major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核

printk("first_drv_initn");

return 0;

}

static void first_drv_exit(void)

{

unregister_chrdev(major, "first_drv"); // 卸载

}

module_init(first_drv_init);

module_exit(first_drv_exit);

（2）Makefile

KERN_DIR = /home/book/yangfei/linux-2.6.22.6

all:

make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules 

clean:

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

rm -rf modules.order

obj-m += first_drv.o

驱动编译依赖于内核文件，因此需要提前解压内核源码并编译。

（3）执行make，生成.ko文件 并拷贝至NFS文件夹

make

cp first_drv.ko/work/nfs_root/drivers_and_test/

（4）手动加载驱动程序

cat /proc/devices  ：

insmod first_drv.ko

（5）编写驱动测试应用程序：

#include

#include

#include

#include

/* firstdrvtest on

  * firstdrvtest off

  */

int main(int argc, char **argv)

{

int fd;

int val = 1;

fd = open("/dev/xxx", O_RDWR);

if (fd < 0)

{

printf("can't open!n");

}

write(fd, &val, 4);

return 0;

}

arm-linux-gcc -ofirstdrvtest firstdrvtest.c

cp firstdrvtest/work/nfs_root/

挂载nfs服务器

mount -t nfs -o nolock192.168.1.102:/work/nfs_root /mnt

创建设备节点：

# mknod /dev/xxx   c    252   0     ---》/dev会出现xxx设备

ls /dev/

测试环境：

格式化nand，烧写光盘自带linux2.26、qt yaffs、uboot1.1.6，gcc：3.4.5.

四、思考与改进

（1）主设备号怎么定 

cat/proc/devices 找一个没用的     手工指定主设备号

写０，由系统分配                         自动分配主设备号

（2）dev/xxx怎么来的

应用程序

打开某个设备：open（dev/xxx）

首先要：

手工创建设备节点：mknod /dev/xxx c 252 0

但是当我们使用自动分配设备号的时候 ，我们都要cat /proc/devices查看主设备号名字，然后再创建设备节点吗？这样显然不合适。

自动创建设备节点，udex机制（mdev机制）

注册设备的时候，会在/sys下生成设备信息，

mdev：自动根据系统信息创建设备节点。

驱动程序里，提供设备信息，mdev就可以自动创建设备节点。

如何提供设备信息呢：

入口函数，先创建一个类—》类下面创建一个设备（提供系统信息）

class_create会在/sys下创建 firstdrv这个类，class_create类下创建xyz这个设备，mdev会自动创建一个dev/xyz设备节点

出口函数：

编译报错：

解决方法：

五、嵌入式linux   led字符设备驱动

前面写好了字符设备驱动程序框架，现在实现led字符设备驱动：

1、需要做什么

搭框架

完善硬件操作

（1）opne中实现端口输入输出配置

（2）入口函数：完成虚拟地址映射

（3）write中实现LED操作

copy_from_user 用户空间到内核空间传递数据。

copy_to_user();  内核空间到用户空间传递数据

2代码实现

（1）驱动完整代码：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

static struct class *firstdrv_class;

static struct class_device *firstdrv_class_dev;

volatile unsigned long *gpfcon = NULL;

volatile unsigned long *gpfdat = NULL;

static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

//printk("first_drv_openn");

/* 配置GPF4,5,6为输出 */

*gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2)));

*gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2)));

return 0;

}

static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)

{

int val;

//printk("first_drv_writen");

copy_from_user(&val, buf, count); // copy_to_user();

if (val == 1)

{

// 点灯

*gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));

}

else

{

// 灭灯

*gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6);

}

return 0;

}

static struct file_operations first_drv_fops = {

    .owner  =   THIS_MODULE,    /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */

    .open   =   first_drv_open,     

.write = first_drv_write,    

};

int major;

static int first_drv_init(void)

{

major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops); // 注册, 告诉内核

firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");

firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz */

gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16);

gpfdat = gpfcon + 1;

return 0;

}

static void first_drv_exit(void)

{

unregister_chrdev(major, "first_drv"); // 卸载

class_device_unregister(firstdrv_class_dev);

class_destroy(firstdrv_class);

iounmap(gpfcon);

}

module_init(first_drv_init);

module_exit(first_drv_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

（2）编译程序，加载驱动

3 改进

当我们想实现对硬件的多种情况操作时：

（1）根据传入参数，执行多种操作

（2）创建多个设备节点，执行不同的硬件操作

代码参考：

drivers_and_testledsmyleds.c

/*

 * 执行insmod命令时就会调用这个函数 

 */

static int __init s3c24xx_leds_init(void)

//static int __init init_module(void)

{

    int ret;

int minor = 0;

    gpio_va = ioremap(0x56000000, 0x100000);

if (!gpio_va) {

return -EIO;

}

    /* 注册字符设备

     * 参数为主设备号、设备名字、file_operations结构；

     * 这样，主设备号就和具体的file_operations结构联系起来了，

     * 操作主设备为LED_MAJOR的设备文件时，就会调用s3c24xx_leds_fops中的相关成员函数

     * LED_MAJOR可以设为0，表示由内核自动分配主设备号

     */

    ret = register_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME, &s3c24xx_leds_fops);

    if (ret < 0) {

      printk(DEVICE_NAME " can't register major numbern");

      return ret;

    }

leds_class = class_create(THIS_MODULE, "leds");

if (IS_ERR(leds_class))

return PTR_ERR(leds_class);

leds_class_devs[0] = class_device_create(leds_class, NULL, MKDEV(LED_MAJOR, 0), NULL, "leds"); /* /dev/leds */

for (minor = 1; minor < 4; minor++)  /* /dev/led1,2,3 */

{

leds_class_devs[minor] = class_device_create(leds_class, NULL, MKDEV(LED_MAJOR, minor), NULL, "led%d", minor);

if (unlikely(IS_ERR(leds_class_devs[minor])))

return PTR_ERR(leds_class_devs[minor]);

}

    printk(DEVICE_NAME " initializedn");

    return 0;

}

驱动测试应用程序：

#include

#include

#include

#include

/*

  *  ledtest

  */

void print_usage(char *file)

{

    printf("Usage:n");

    printf("%s n",file);

    printf("eg. n");

    printf("%s /dev/leds onn", file);

    printf("%s /dev/leds offn", file);

    printf("%s /dev/led1 onn", file);

    printf("%s /dev/led1 offn", file);

}

int main(int argc, char **argv)

{

    int fd;

    char* filename;

    char val;

    if (argc != 3)

    {

        print_usage(argv[0]);

        return 0;

    }

    filename = argv[1];

    fd = open(filename, O_RDWR);

    if (fd < 0)

    {

        printf("error, can't open %sn", filename);

        return 0;

    }

    if (!strcmp("on", argv[2]))

    {

        // 亮灯

        val = 0;

        write(fd, &val, 1);