0.前言

在上一节中，对platform平台设备驱动的原理以及相关知识进行了一些了解。本节就使用 platform 驱动框架来编写一个 LED 设备驱动，其中包括一个驱动模块和一个设备模块，驱动模块是 platform 驱动程序，设备模块是 platform 的设备信息，当这两个模块都加载成功以后就会匹配成功，然后 platform驱动模块中的 probe 函数就会执行，probe 函数中就是传统的字符设备驱动。注：这种驱动开发方式是无设备树的Linux内核所使用的，在使用设备树模式的新版本Linux内核中不再使用，在此只是为了理解以及兼顾旧版本的项目使用，另外，一些RTOS中的驱动开发也会用这种方式。

一、platform设备模块——设备信息解析

leddevice.c：

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/wait.h>
#include <inux/poll.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>/* 寄存器物理地址 */
#define PERIPH_BASE (0x40000000)
#define MPU_AHB4_PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x10000000)
#define RCC_BASE (MPU_AHB4_PERIPH_BASE + 0x0000)
#define RCC_MP_AHB4ENSETR (RCC_BASE + 0XA28)
#define GPIOI_BASE (MPU_AHB4_PERIPH_BASE + 0xA000)
#define GPIOI_MODER (GPIOI_BASE + 0x0000)
#define GPIOI_OTYPER (GPIOI_BASE + 0x0004)
#define GPIOI_OSPEEDR (GPIOI_BASE + 0x0008)
#define GPIOI_PUPDR (GPIOI_BASE + 0x000C)
#define GPIOI_BSRR (GPIOI_BASE + 0x0018)
#define REGISTER_LENGTH 4/*设备资源信息，也就是LED0所使用的寄存器*/
static struct resource led_resources[] = {[0] = {.start = RCC_MP_AHB4ENSETR,.end = (RCC_MP_AHB4ENSETR + REGISTER_LENGTH - 1),.flags = IORESOURCE_MEM,},[1] = {.start = GPIOI_MODER,.end = (GPIOI_MODER + REGISTER_LENGTH - 1),.flags = IORESOURCE_MEM,},[2] = {.start = GPIOI_OTYPER,.end = (GPIOI_OTYPER + REGISTER_LENGTH - 1),.flags = IORESOURCE_MEM,},[3] = {.start = GPIOI_OSPEEDR,.end = (GPIOI_OSPEEDR + REGISTER_LENGTH - 1),.flags = IORESOURCE_MEM,},[4] = {.start = GPIOI_PUPDR,.end = (GPIOI_PUPDR + REGISTER_LENGTH - 1),.flags = IORESOURCE_MEM,},[5] = {.start = GPIOI_BSRR,.end = (GPIOI_BSRR + REGISTER_LENGTH - 1),.flags = IORESOURCE_MEM,},
};/*release程序，释放 flatform 设备模块的时候此函数会执行*/
static void led_release(struct device *dev)
{printk("led device released!\r\n");
}/*platform 设备结构体*/
static struct platform_device leddevice = {.name = "stm32mp1-led",.id = -1,.dev = {.release = &led_release,},.num_resources = ARRAY_SIZE(led_resources),.resource = led_resources,
};/*设备模块加载*/
static int __init leddevice_init(void)
{return platform_device_register(&leddevice);
}/*设备模块注销*/
static void __exit leddevice_exit(void)
{platform_device_unregister(&leddevice);
}module_init(leddevice_init);
module_exit(leddevice_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("amonter");
MODULE_INFO(intree, "Y");

① led_resources 数组，也就是设备资源，描述了 LED 所要使用到的寄存器信息，也就是 IORESOURCE_MEM 资源
②platform 设备结构体变量 leddevice，这里要注意 name 字段为“stm32mp1-led”，所以稍后编写 platform 驱动中的 name 字段也要为“stm32mp1-led”，否则设备和驱动会匹配失败
③设备模块加载函数 leddevice_init，在此函数里面通过 platform_device_register 向 Linux 内核注册 leddevice 这个 platform 设备
④设备模块卸载函数 leddevice_exit，在此函数里面通过 platform_device_unregister 从 Linux内核中删除掉 leddevice 这个 platform 设备

二、platform驱动模块——加载设备

leddriver.c：

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>#define LEDDEV_CNT 1          /* 设备号长度 */
#define LEDDEV_NAME "platled" /* 设备名字 */
#define LEDOFF 0
#define LEDON 1/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
static void __iomem *MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI;
static void __iomem *GPIOI_MODER_PI;
static void __iomem *GPIOI_OTYPER_PI;
static void __iomem *GPIOI_OSPEEDR_PI;
static void __iomem *GPIOI_PUPDR_PI;
static void __iomem *GPIOI_BSRR_PI;/* 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 */
};struct leddev_dev leddev;/*LED打开、关闭*/
void led_switch(u8 sta)
{u32 val = 0;if (sta == LEDON){val = readl(GPIOI_BSRR_PI);val |= (1 << 16);writel(val, GPIOI_BSRR_PI);}else if (sta == LEDOFF){val = readl(GPIOI_BSRR_PI);val |= (1 << 0);writel(val, GPIOI_BSRR_PI);}
}/*取消映射*/
void led_unmap(void)
{/* 取消映射 */iounmap(MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);iounmap(GPIOI_MODER_PI);iounmap(GPIOI_OTYPER_PI);iounmap(GPIOI_OSPEEDR_PI);iounmap(GPIOI_PUPDR_PI);iounmap(GPIOI_BSRR_PI);
}/*打开设备*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{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[1];unsigned char ledstat;retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);if (retvalue < 0){printk("kernel write failed!\r\n");return -EFAULT;}ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */if (ledstat == LEDON){led_switch(LEDON); /* 打开 LED 灯 */}else if (ledstat == LEDOFF){led_switch(LEDOFF); /* 关闭 LED 灯 */}return 0;
}/* 设备操作函数 */
static struct file_operations led_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = led_open,.write = led_write,
};/*probe函数，即挂载设备函数*/
static int led_probe(struct platform_device *dev)
{int i = 0, ret;int ressize[6];u32 val = 0;struct resource *ledsource[6];printk("led driver and device has matched!\r\n");/* 1、获取资源 */for (i = 0; i < 6; i++){ledsource[i] = platform_get_resource(dev, IORESOURCE_MEM, i);if (!ledsource[i]){dev_err(&dev->dev, "No MEM resource for always on\n");return -ENXIO;}ressize[i] = resource_size(ledsource[i]);}/* 2、初始化 LED *//* 寄存器地址映射 */MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI = ioremap(ledsource[0]->start, ressize[0]);GPIOI_MODER_PI = ioremap(ledsource[1]->start, ressize[1]);GPIOI_OTYPER_PI = ioremap(ledsource[2]->start, ressize[2]);GPIOI_OSPEEDR_PI = ioremap(ledsource[3]->start, ressize[3]);GPIOI_PUPDR_PI = ioremap(ledsource[4]->start, ressize[4]);GPIOI_BSRR_PI = ioremap(ledsource[5]->start, ressize[5]);/* 3、使能 PI 时钟 */val = readl(MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);val &= ~(0X1 << 8); /* 清除以前的设置 */val |= (0X1 << 8);  /* 设置新值 */writel(val, MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);/* 4、设置 PI0 通用的输出模式。 */val = readl(GPIOI_MODER_PI);val &= ~(0X3 << 0); /* bit0:1 清零 */val |= (0X1 << 0);  /* bit0:1 设置 01 */writel(val, GPIOI_MODER_PI);/* 5、设置 PI0 为推挽模式。 */val = readl(GPIOI_OTYPER_PI);val &= ~(0X1 << 0); /* bit0 清零，设置为上拉*/writel(val, GPIOI_OTYPER_PI);/* 6、设置 PI0 为高速。 */val = readl(GPIOI_OSPEEDR_PI);val &= ~(0X3 << 0); /* bit0:1 清零 */val |= (0x2 << 0);  /* bit0:1 设置为 10 */writel(val, GPIOI_OSPEEDR_PI);/* 7、设置 PI0 为上拉。 */val = readl(GPIOI_PUPDR_PI);val &= ~(0X3 << 0); /* bit0:1 清零 */val |= (0x1 << 0);  /*bit0:1 设置为 01 */writel(val, GPIOI_PUPDR_PI);/* 8、默认关闭 LED */val = readl(GPIOI_BSRR_PI);val |= (0x1 << 0);writel(val, GPIOI_BSRR_PI);/* 注册字符设备驱动 *//* 1、申请设备号 */ret = alloc_chrdev_region(&leddev.devid, 0, LEDDEV_CNT, LEDDEV_NAME);if (ret < 0)goto fail_map;/* 2、初始化 cdev */leddev.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&leddev.cdev, &led_fops);/* 3、添加一个 cdev */ret = cdev_add(&leddev.cdev, leddev.devid, LEDDEV_CNT);if (ret < 0)goto del_unregister;/* 4、创建类 */leddev.class = class_create(THIS_MODULE, LEDDEV_NAME);if (IS_ERR(leddev.class)){goto del_cdev;}/* 5、创建设备 */leddev.device = device_create(leddev.class, NULL, leddev.devid, NULL, LEDDEV_NAME);if (IS_ERR(leddev.device)){goto destroy_class;}return 0;destroy_class:class_destroy(leddev.class);
del_cdev:cdev_del(&leddev.cdev);
del_unregister:unregister_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT);
fail_map:led_unmap();return -EIO;
}/*remove函數*/
static int led_remove(struct platform_device *dev)
{led_unmap();                                        /* 取消映射 */cdev_del(&leddev.cdev);                             /* 删除 cdev */unregister_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT); /* 注销设备号*/device_destroy(leddev.class, leddev.devid);         /* 注销设备 */class_destroy(leddev.class);                        /* 注销类 */return 0;
}/*platform驱动结构体*/
static struct platform_driver led_driver = {.driver = {.name = "stm32mp1-led", /* 驱动名字，用于和设备匹配 */},.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");
MODULE_AUTHOR("amonter");
MODULE_INFO(intree, "Y");

①在设备操作函数集 led_fops 之前，为传统的字符设备驱动
②probe 函数，当设备和驱动匹配以后此函数就会执行，当匹配成功以后会在终端上输出“led driver and device has matched!”。在 probe 函数里面初始化 LED、注册字符设备驱动。也就是将原来在驱动加载函数里面做的工作全部放到 probe 函数里面完成
③remove 函数，当卸载 platform 驱动的时候此函数就会执行。在此函数里面释放内存、注销字符设备等。也就是将原来驱动卸载函数里面的工作全部都放到 remove 函数中完成
④platform_driver 驱动结构体，注意 name 字段为"stm32mp1-led"，和 leddevice.c 文件里面设置的设备 name 字段一致
⑤驱动模块加载函数，在此函数里面通过 platform_driver_register 向 Linux 内核注册 led_driver 驱动
⑥驱动模块卸载函数，在此函数里面通过 platform_driver_unregister 从 Linux内核卸载 led_driver 驱动

三、测试App

测试程序的功能比较简单，只需要操作打开和关闭LED。
led_App.c：

#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"#define LEDOFF   0
#define LEDON    1int main(int argc, char *argv[])
{int fd, retvalue;char *filename;unsigned char databuf[1];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;
}

四、编译及运行

与前面章节的Makefile不同，本节使用的驱动，Makefile文件需要添加两个目标输出文件，所以将obj-m 变量的值改为“leddevice.o leddriver.o”：

编译后会生成两个名为“leddevice.ko leddriver.ko”的驱动模块文件，另外再使用交叉编译工具链编译出测试App文件，即可用于驱动的运行及测试。

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，其中 devices 子目录为 platform 设备，drivers 子目录为 plartofm 驱动。进入 devices 目录，就可以找到名为“stm32mp1-led”的设备，同样的，在 drivers 目录下，一定也会有一个“stm32mp1-led”的驱动文件，否则就会匹配失败。
使用测试 App 对 /dev/platled 设备操作就可以控制LED的亮灭：./led_App /dev/platled 1，卸载驱动时需要分别对驱动和设备进行卸载。

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