Linux驱动开发|设备树下的platform设备驱动实验

设备树下的platform设备驱动实验

1. 设备树下的platform设备驱动介绍

platform 驱动框架分为总线、设备和驱动，其中总线是由 Linux 内核提供，在编写驱动时只要关注于设备和驱动的具体实现即可。在没有设备树的 Linux 内核下，需要分别编写并注册 platform_device 和 platform_driver，分别代表设备和驱动。在使用设备树的时候，设备的描述被放到了设备树中，因此只需要实现 platform_driver 即可

本实验将介绍如何在设备树下编写platform驱动，设备树下的platform驱动框架如下图示：

2. 程序编写

2.1 修改设备树文件

• 添加pinctrl节点：在iomuxc节点的imx6ul-evk子节点下创建“pinctrl_led”节点，复用GPIO1_IO03

pinctrl_led: ledgrp {
  fsl,pins = <
    MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03  0x10B0
  >;
};
//MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03 用于设置pin的复用功能
//0x10B0 用于设置pin的电气特性

• 添加LED设备节点：在根节点下创建LED设备节点，设置PIN对应的pinctrl节点，指定所使用的的GPIO

gpioled {
  #address-cells = <1>;
  #size-cells = <1>;
  compatible = "gpioled";
  pinctrl-names = "default";
  pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
  led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
  status = "okay";
};

• 检查PIN是否冲突：检查pinctrl中设置以及设备节点中指定的引脚有没有被别的外设使用

2.2 platform驱动程序编写

新建 leddriver.c 驱动文件，并输入如下内容

#define LEDDEV_CNT 1        /* 设备号长度 */
#define LEDDEV_NAME "dtsplatled"  /* 设备名字 */
#define LEDOFF 0
#define LEDON 1

/* leddev 设备结构体 */
struct leddev_dev{
  dev_t devid;        //设备号
  struct cdev cdev;       //cdev 
  struct class *class;    //类 
  struct device *device;    //设备 
  int major;          //主设备号 
  struct device_node *node;   //LED 设备节点 
  int led0;           //LED 灯 GPIO 标号 
};
struct leddev_dev leddev;     //led设备
/* LED 打开或关闭 */
void led0_switch(u8 sta) {
  if (sta == LEDON )
    gpio_set_value(leddev.led0, 0);
  else if (sta == LEDOFF)
    gpio_set_value(leddev.led0, 1);
}
/* 打开设备 */
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp) {
  filp->private_data = &leddev;     //设置私有数据 
  return 0;
}
/* 向设备写数据 */
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt) {
  int retvalue;
  unsigned char databuf[2];
  unsigned char ledstat;

  retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
  if(retvalue < 0) {
    printk("kernel write failed!\r\n");
    return -EFAULT;
  }

  ledstat = databuf[0];
  if (ledstat == LEDON) {
    led0_switch(LEDON);
  } else if (ledstat == LEDOFF) {
    led0_switch(LEDOFF);
  }
  return 0;
}
/* 设备操作函数 */
static struct file_operations led_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,
  .open = led_open,
  .write = led_write,
};
/* platform 驱动的 probe 函数 */
static int led_probe(struct platform_device *dev) {
  printk("led driver and device was matched!\r\n");
  /* 1、设置设备号 */
  if (leddev.major) {
    leddev.devid = MKDEV(leddev.major, 0);
    register_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT,LEDDEV_NAME);
  } else {
    alloc_chrdev_region(&leddev.devid, 0, LEDDEV_CNT,LEDDEV_NAME);
    leddev.major = MAJOR(leddev.devid);
  }
  /* 2、注册设备 */
  cdev_init(&leddev.cdev, &led_fops);
  cdev_add(&leddev.cdev, leddev.devid, LEDDEV_CNT);
  /* 3、创建类 */
  leddev.class = class_create(THIS_MODULE, LEDDEV_NAME);
  if (IS_ERR(leddev.class)) {
    return PTR_ERR(leddev.class);
  }
  /* 4、创建设备 */
  leddev.device = device_create(leddev.class, NULL, leddev.devid,NULL, LEDDEV_NAME);
  if (IS_ERR(leddev.device)) {
    return PTR_ERR(leddev.device);
  }
  /* 5、初始化 IO */
  leddev.node = of_find_node_by_path("/gpioled");
  if (leddev.node == NULL){
    printk("gpioled node nost find!\r\n");
    return -EINVAL;
  }

  leddev.led0 = of_get_named_gpio(leddev.node, "led-gpio", 0);
  if (leddev.led0 < 0) {
    printk("can't get led-gpio\r\n");
    return -EINVAL;
  }

  gpio_request(leddev.led0, "led0");
  gpio_direction_output(leddev.led0, 1);  //设置为输出，默认高电平
  return 0;
}
/* platform 驱动的 remove 函数 */
static int led_remove(struct platform_device *dev) {
  gpio_set_value(leddev.led0, 1);   //卸载驱动的时候关闭 LED
  cdev_del(&leddev.cdev);       //删除 cdev 
  unregister_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT);
  device_destroy(leddev.class, leddev.devid);
  class_destroy(leddev.class);
  return 0;
}
/* 匹配列表 */
static const struct of_device_id led_of_match[] = {
  { .compatible = "gpioled" },
  { /* Sentinel */ }
};
/* platform 驱动结构体 */
static struct platform_driver led_driver = {
  .driver = {
    .name = "imx6ul-led",       //驱动名字，用于和设备匹配
    .of_match_table = led_of_match, //设备树匹配表
  },
  .probe = led_probe,
  .remove = led_remove,
};
/* 驱动模块加载函数 */
static int __init leddriver_init(void) {
  return platform_driver_register(&led_driver);
}
/* 驱动模块卸载函数 */
static void __exit leddriver_exit(void) {
  platform_driver_unregister(&led_driver);
}

module_init(leddriver_init);
module_exit(leddriver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

2.3 测试程序编写

新建测试文件 platformledAPP.c，并编写程序

int main(int argc, char *argv[]) {
  int fd, retvalue;
  char *filename;
  unsigned char databuf[2];

  if(argc != 3){
    printf("Error Usage!\r\n");
    return -1;
  }

  filename = argv[1];
  /* 打开 led 驱动 */
  fd = open(filename, O_RDWR);
  if(fd < 0){
    printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
    return -1;
  }

  databuf[0] = atoi(argv[2]); /* 要执行的操作：打开或关闭 */
  retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
  if(retvalue < 0){
    printf("LED Control Failed!\r\n");
    close(fd);
    return -1;
  }

  retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */
  if(retvalue < 0){
    printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
    return -1;
  }
  return 0;
}

3. 运行测试

• 修改Makefile编译目标变量

obj-m := leddriver.o

• 使用“make -j32”编译出驱动模块文件

make -j32

• 使用“arm-linux-gnueabihf-gcc”命令编译测试APP

arm-linux-gnueabihf-gcc platformledAPP.c -o platformledAPP

• • 
    
• 将驱动文件和APP可执行文件拷贝至“rootfs/lib/modules/4.1.15”中
  
• 使用“modprobe”命令加载驱动，加载成功后总线就会进行匹配
  
  • 
    

depmod  #第一次加载驱动时，需使用“depmod”命令
modprobe leddriver.ko

根文件系统中/sys/bus/platform/目录下保存着当前板子 platform 总线下的设备和驱动，子目录devices为platform设备，子目录drivers为platform驱动，设备模块和驱动模块加载成功后，会在相应目录下找到对应的设备（即设备树中的gpioled节点）和驱动

• 使用以下命令打开或者关闭LED灯

./platformledAPP  /dev/dtsplatled 1 
./platformledAPP  /dev/dtsplatled 0