linux驱动入门实验班——平台总线设备驱动模型和设备树

目录

前言

一、重要结构体

二、编程思路

1.platform_driver结构体

2.probe

三、使用设备树

1.步进电机

2.红外遥控

四、代码示例

 

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前言

在这里主要记录学习韦东山老师Linux驱动人入门实验班的笔记，韦东山老师的驱动课程讲的非常好，想要学习驱动的小伙伴可以去b站学习他的课程。

一、重要结构体

platfrom_driver结构体：

platform_driver 结构体是在 Linux 内核中定义的一个结构体，用于在驱动程序中注册和管理平台设备驱动。它包含以下字段：

1. struct device_driver driver：指向 struct device_driver 结构体的指针，表示该平台驱动程序所属的设备驱动。

2. const struct platform_device_id *id_table：一个指向 struct platform_device_id 结构体数组的指针，用于匹配与该平台驱动程序相匹配的设备。

3. int (*probe)(struct platform_device *pdev)：一个函数指针，指向设备的探测函数，用于在设备被注册到系统后执行特定的操作。

4. int (*remove)(struct platform_device *pdev)：一个函数指针，指向设备的移除函数，用于在设备被注销时执行特定的操作。

5. void (*shutdown)(struct platform_device *pdev)：一个函数指针，指向设备的关机函数，用于在系统关机时执行特定的操作。

6. struct device_driver driver：用于表示该平台驱动程序的设备驱动。

7. struct list_head driver_entry：用于将平台驱动程序添加到全局驱动程序链表中的链表节点。

二、编程思路

在原来第一个模板的基础上

1.platform_driver结构体

还需要构造platform_driver结构体和of_device_id结构体

static struct platform_driver gpio_platfrom_drive = {.driver = {.name = "100ask_gpio_plat_drv",.of_match_table = gpio_dt_ids,},.probe = gpio_drv_probe,.remove = gpio_drv_remove,
};

struct of_device_id { char name[32]; char type[32]; char compatible[128]; const void *data; };在Linux内核中，of_device_id结构体用于存储设备树绑定信息，用于设备与驱动程序之间的匹配。它包含以下字段：name：设备树绑定的名称。
type：设备树绑定的类型。
compatible：设备树绑定的兼容字符串，用于指定设备与驱动程序之间的兼容关系。
data：指向附加数据的指针，可以在设备树绑定中使用。

gpio_drv_probe和gpio_drv_remove分别代替了原来init入口函数和exit出口函数的作用，而在原来的这两个函数中是注册和反注册platform_driver结构体。

使用的函数为：

platform_driver_register 是一个函数，用于注册平台设备驱动程序。它将驱动程序与平台设备进行绑定，使得驱动程序能够管理其对应的平台设备。函数原型为：int platform_driver_register(struct platform_driver *drv);参数说明：drv：指向平台驱动程序的指针，其类型为 struct platform_driver。平台驱动程序是一个结构体，包含了驱动程序的各种回调函数和其他属性。定义了平台设备和驱动程序之间的关联关系。
返回值：成功注册平台驱动程序时，返回 0；注册失败时，返回负数错误代码。
使用 platform_driver_register 函数可以将平台驱动程序注册到内核中，以便在加载平台设备时自动调用相应的驱动程序。注册平台驱动程序后，内核会通过设备树 (Device Tree) 或 ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) 系统启动方法来查找并匹配平台设备，并自动加载和绑定对应的驱动程序。注册平台驱动程序时，需要确保驱动程序的结构体中的回调函数和其他属性正确设置，以便驱动程序能够正确地管理和操作平台设备。

2.probe

static int gpio_drv_probe(struct platform_device *pdev)

  gpio_drv_probe中使用到的结构体：

struct device_node *np = pdev->dev.of_node;

platform_device 结构体包含的重要成员包括：name：设备的名称，用于唯一标识设备。
id：设备的 ID，用于区分同一类型的不同设备。
num_resources：设备所需的资源数量。
resource：用于描述设备的资源信息，如内存范围、中断、I/O 端口等。
dev：指向设备所属的 struct device 结构体的指针，用于与设备的核心操作进行交互。
pdata：设备特定的数据，用于向设备驱动程序传递设备特定的信息。
driver_data：指向设备驱动程序特定数据的指针，用于与设备驱动程序交互。

struct device_node {const char *name;   // 设备节点名称const char *type;   // 设备节点类型const char *fullname;   // 设备节点完整路径名称struct device_node *parent;   // 父设备节点struct device_node *child;   // 子设备节点struct device_node *sibling;   // 兄弟设备节点void *data;   // 设备节点特定数据// 其他成员...
};

struct resource {resource_size_t start;   // 资源起始地址resource_size_t end;   // 资源结束地址（包含）resource_size_t flags;   // 资源标志const char *name;   // 资源名称struct resource *parent;   // 父资源struct resource *sibling;   // 兄弟资源struct resource *child;   // 子资源
};

 gpio_drv_probe中使用到的函数：

• of_gpio_count

of_gpio_count 是一个函数，用于获取设备的GPIO数量。它是在Device Tree中使用的，用于解析设备节点中定义的GPIO信息。函数原型为：int of_gpio_count(struct device_node *np);参数说明：struct device_node *np：指向设备节点的指针。
返回值：返回设备节点中定义的GPIO数量。如果没有定义GPIO，则返回0。
使用 of_gpio_count 函数可以确定设备节点中定义的GPIO数量，从而在设备驱动程序中进行相应的GPIO初始化和管理操作。

• kmalloc

kmalloc 是一个内核函数，用于动态分配内核空间的连续内存块。它可以用于分配任意大小的内存区域。函数原型为：void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags);参数说明：size：要分配的内存块的大小，以字节为单位。
flags：分配内存的标志，用于指定分配内存的行为。
返回值：返回指向分配的内存块的指针，如果分配失败，则返回NULL。

•  platform_get_resource

platform_get_resource 是一个函数，用于获取给定平台设备的资源信息。它可以用于获取平台设备上的寄存器地址、中断号、IO地址等资源的信息。函数原型为：struct resource *platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type, unsigned int num);参数说明：dev：指向平台设备的指针。
type：要获取的资源类型，可以是 IORESOURCE_MEM、IORESOURCE_IO 或 IORESOURCE_IRQ。这些类型定义在 include/linux/ioport.h 和 include/linux/irq.h 头文件中。
num：要获取的资源号，资源号从 0 开始计数。
返回值：返回指向资源的 struct resource 结构体指针，如果获取失败，则返回 NULL。
使用 platform_get_resource 函数可以获取平台设备上的资源信息。例如，可以使用它来获取平台设备上的寄存器地址，以便进行寄存器访问。需要注意的是，资源的类型和编号需要事先了解，以便正确地调用 platform_get_resource 函数。

三、使用设备树

1.步进电机

• 修改设备树：arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull-14x14.dts

添加节点： 

motor {compatible = "100ask,gpiodemo";gpios = <&gpio4 19 GPIO_ACTIVE_HIGH>, <&gpio4 20 GPIO_ACTIVE_HIGH>,<&gpio4 21 GPIO_ACTIVE_HIGH>,<&gpio4 22 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
};

• 编译：make dtbs

• 复制到单板上

  ubuntu:
  

  cp arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull-14x14.dtb ~/nfs_rootfs/

  开发板:
  

  mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs /mnt
  cp /mnt/100ask_imx6ull-14x14.dtb  /boot
  reboot

• 测试

  insmod gpio_drv.ko
  ./button_test /dev/motor ...

  2.红外遥控

• 修改设备树：arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull-14x14.dts

添加节点： 

irda {compatible = "100ask,gpiodemo";gpios = <&gpio4 19 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
};

• 编译：make dtbs

• 复制到单板上

  PC:
  cp arch/arm/boot/dts/100ask_imx6ull-14x14.dtb ~/nfs_rootfs/
  ​
  开发板:
  mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs /mnt
  cp /mnt/100ask_imx6ull-14x14.dtb  /boot
  reboot

• 测试

  insmod gpio_drv.ko
  ./button_test /dev/irda

四、代码示例

static int irda_drv_probe(struct platform_device *pdev)
{int err = 0;int i;struct device_node *np = pdev->dev.of_node;struct resource *res;if (np){count = of_gpio_count(np);if (!count){return -EINVAL;}gpios = kmalloc(count * sizeof(struct gpio_desc), GFP_KERNEL);for (i = 0; i < count; i++){gpios[i].gpio = of_get_gpio(np, i);sprintf(gpios[i].name, "%s_pin_%d", np->name, i);}}else{count = 0;while (1){res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, count);if (res){count++;}else{break;}}if(!count){return -EINVAL;}gpios = kmalloc(count * sizeof(struct gpio_desc), GFP_KERNEL);for (i = 0; i < count; i++){res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, count);gpios[i].gpio = res->start;sprintf(gpios[i].name, "%s_pin_%d", pdev->name, i);}}for (i = 0; i < count; i++){gpios[i].irq = gpio_to_irq(gpios[i].gpio);setup_timer(&gpios[i].irda_timer, irda_timer_expire, (unsigned long)&gpios[i]);err = request_irq(gpios[i].irq, irda_irq_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING, gpios[i].name, &gpios[i]);}major = register_chrdev(0, "irda_drv", &irda_drv);irda_class = class_create(THIS_MODULE, "irda_class");device_create(irda_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "irda_drv");return err;
}static int irda_drv_remove(struct platform_device *pdev)
{int i;device_destroy(irda_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(irda_class);unregister_chrdev(major, "irda_drv");for (i= 0; i < count; i++){free_irq(gpios[i].irq, &gpios[i]);del_timer(&gpios[i].irda_timer);}return 0;
}static struct of_device_id irda_dt_ids[] = {{.compatible = "irda,demo",},
};static struct platform_driver irda_platform_driver = {.driver = {.name = "irda_plat_drive",.of_match_table = irda_dt_ids,},.probe = irda_drv_probe,.remove = irda_drv_remove,
};