前言

韦东山嵌入式Linux驱动开发基础知识学习笔记
文章中大多内容来自韦东山老师的文档，还有部分个人根据自己需求补充的内容
视频教程地址：https://www.bilibili.com/video/BV14f4y1Q7ti

上一章在驱动中引入面向对象和分层的设计思想
在驱动里简单来说面向对象就是抽象一个结构体作为设备的类，然后将结构体成员作为对象
而分层设计思想简单来说就是将内核相关的操作和硬件强相关操作分离达到内核相关操作通用，硬件相关操作个性化目的
本节将介绍分离思想
【嵌入式Linux】嵌入式Linux驱动开发基础知识之LED驱动框架–面向对象、分层设计思想

1、分离设计

▲面向对象、分层、分离思想体现

将使能、操作GPIO的流程抽象成统一的接口，LED的init可以去调用这些接口，其中添加struct led_resource结构体，其中保存了LED需要的资源即GPIO的group & pin，实现初始化。一系列操作相当于封装了GPIO的寄存器相关操作供设备使用

驱动程序分析—程序分层

通用驱动程序—面向对象

led_opr.h：包含led设备结构体类

#ifndef _LED_OPR_H
#define _LED_OPR_Hstruct led_operations {int (*init) (int which); /* 初始化LED, which-哪个LED */       int (*ctl) (int which, char status); /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */int (*exit) (void);
};struct led_operations *get_board_led_opr(void);#endif

leddrv.c：给APP提供接口

#include <linux/module.h>#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>#include "led_opr.h"#define LED_NUM 2/* 1. 确定主设备号                                                                 */
static int major = 0;
static struct class *led_class;
struct led_operations *p_led_opr;#define MIN(a, b) (a < b ? a : b)/* 3. 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体                   */
static ssize_t led_drv_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return 0;
}/* write(fd, &val, 1); */
static ssize_t led_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{int err;char status;struct inode *inode = file_inode(file);int minor = iminor(inode);printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);err = copy_from_user(&status, buf, 1);/* 根据次设备号和status控制LED */p_led_opr->ctl(minor, status);return 1;
}static int led_drv_open (struct inode *node, struct file *file)
{int minor = iminor(node);printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);/* 根据次设备号初始化LED */p_led_opr->init(minor);return 0;
}static int led_drv_close (struct inode *node, struct file *file)
{printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);return 0;
}/* 2. 定义自己的file_operations结构体                                              */
static struct file_operations led_drv = {.owner     = THIS_MODULE,.open    = led_drv_open,.read    = led_drv_read,.write   = led_drv_write,.release = led_drv_close,
};/* 4. 把file_operations结构体告诉内核：注册驱动程序                                */
/* 5. 谁来注册驱动程序啊？得有一个入口函数：安装驱动程序时，就会去调用这个入口函数 */
static int __init led_init(void)
{int err;int i;printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);major = register_chrdev(0, "100ask_led", &led_drv);  /* /dev/led */led_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_led_class");err = PTR_ERR(led_class);if (IS_ERR(led_class)) {printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);unregister_chrdev(major, "led");return -1;}for (i = 0; i < LED_NUM; i++)device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "100ask_led%d", i); /* /dev/100ask_led0,1,... */p_led_opr = get_board_led_opr();return 0;
}/* 6. 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数           */
static void __exit led_exit(void)
{int i;printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);p_led_opr->exit();for (i = 0; i < LED_NUM; i++)device_destroy(led_class, MKDEV(major, i)); /* /dev/100ask_led0,1,... */device_destroy(led_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(led_class);unregister_chrdev(major, "100ask_led");
}/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点                                     */module_init(led_init);
module_exit(led_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

个性化驱动程序—分离

board_A_led：包含LED所需要的资源信息

#include "led_resource.h"static struct led_resource led_resources = {.num = 2,/* PA10 green */.pin[0] = GROUP_PIN(0,10),/* PG8 yellow */.pin[1] = GROUP_PIN(6,8),
};struct led_resource *get_led_resouce(void)
{return &led_resources;
}

chip_demo_gpio.c：包含GPIO相关操作、使能函数，LED设备对象从这里获得接口

#include <linux/module.h>#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <asm/io.h>#include "led_opr.h"
#include "led_resource.h"/* registers */
// RCC_PLL4CR地址：0x50000000 + 0x894
static volatile unsigned int *RCC_PLL4CR;// RCC_MP_AHB4ENSETR 地址：0x50000000 + 0xA28
static volatile unsigned int *RCC_MP_AHB4ENSETR;// GPIOA_MODER 地址：0x50002000 + 0x00
static volatile unsigned int *GPIOA_MODER;// GPIOA_BSRR 地址： 0x50002000 + 0x18
static volatile unsigned int *GPIOA_BSRR;// GPIOG_MODER 地址：0x50008000 + 0x00
static volatile unsigned int *GPIOG_MODER;// GPIOG_BSRR 地址： 0x50008000 + 0x18
static volatile unsigned int *GPIOG_BSRR;
/* registers end */struct led_resource *led_rsc;static int board_demo_led_init (int which) /* 初始化LED, which-哪个LED */
{if (!led_rsc){led_rsc = get_led_resouce();}/* 寄存器映射到变量 */if (!RCC_PLL4CR){// RCC_PLL4CR地址：0x50000000 + 0x894RCC_PLL4CR = ioremap(0x50000000 + 0x894, 4);// RCC_MP_AHB4ENSETR 地址：0x50000000 + 0xA28RCC_MP_AHB4ENSETR = ioremap(0x50000000 + 0xA28, 4);// GPIOA_MODER 地址：0x50002000 + 0x00GPIOA_MODER = ioremap(0x50002000 + 0x00, 4);// GPIOA_BSRR 地址： 0x50002000 + 0x18GPIOA_BSRR = ioremap(0x50002000 + 0x18, 4);// GPIOG_MODER 地址：0x50008000 + 0x00GPIOG_MODER = ioremap(0x50008000 + 0x00, 4);// GPIOG_BSRR 地址： 0x50008000 + 0x18GPIOG_BSRR = ioremap(0x50008000 + 0x18, 4);}switch(GROUP(led_rsc->pin[which])){case 0:{printk("init pin of group A ...\n");/* enalbe PLL4, it is clock source for all gpio */*RCC_PLL4CR |= (1<<0);while ((*RCC_PLL4CR & (1<<1)) == 0);/* enable gpio */*RCC_MP_AHB4ENSETR |= (1<<GROUP(led_rsc->pin[which]));/** configure gpio as output */*GPIOA_MODER &= ~(3 << (PIN(led_rsc->pin[which])*2) );*GPIOA_MODER |= (1<< (PIN(led_rsc->pin[which])*2) );/* ... */break;}case 6:{printk("init pin of group G ...\n");/* enalbe PLL4, it is clock source for all gpio */*RCC_PLL4CR |= (1<<0);while ((*RCC_PLL4CR & (1<<1)) == 0);/* enable gpio */*RCC_MP_AHB4ENSETR |= (1<<GROUP(led_rsc->pin[which]));/** configure gpg8 as gpio* configure gpio as output */*GPIOG_MODER &= ~((PIN(led_rsc->pin[which])*2));*GPIOG_MODER |= ((PIN(led_rsc->pin[which])*2));break;}default:printk("not support %d\n", led_rsc->pin[which]);}return 0;
}static int board_demo_led_ctl (int which, char status) /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */
{//printk("%s %s line %d, led %d, %s\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which, status ? "on" : "off");printk("set led %s: group %d, pin %d\n", status ? "on" : "off", GROUP(led_rsc->pin[which]), PIN(led_rsc->pin[which]));switch(GROUP(led_rsc->pin[which])){case 0:{printk("set pin of group A ...\n");*GPIOA_BSRR = ( 1<< (16*status + PIN(led_rsc->pin[which])));break;}case 6:{printk("set pin of group G ...\n");*GPIOG_BSRR = ( 1<< (16*status + PIN(led_rsc->pin[which])));break;}default:printk("not support %d\n", led_rsc->pin[which]);}return 0;
}static int board_demo_led_exit (void)
{if(RCC_PLL4CR){iounmap(RCC_PLL4CR);iounmap(RCC_MP_AHB4ENSETR);iounmap(GPIOA_MODER);iounmap(GPIOA_BSRR);iounmap(GPIOG_MODER);iounmap(GPIOG_BSRR);}return 0;
}static struct led_operations board_demo_led_opr = {.init = board_demo_led_init,.ctl  = board_demo_led_ctl,.exit = board_demo_led_exit,
};struct led_operations *get_board_led_opr(void)
{return &board_demo_led_opr;
}

APP 程序分析

ledtest.c


#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>/** ./ledtest /dev/100ask_led0 on* ./ledtest /dev/100ask_led0 off*/
int main(int argc, char **argv)
{int fd;char status;/* 1. 判断参数 */if (argc != 3) {printf("Usage: %s <dev> <on | off>\n", argv[0]);return -1;}/* 2. 打开文件 */fd = open(argv[1], O_RDWR);if (fd == -1){printf("can not open file %s\n", argv[1]);return -1;}/* 3. 写文件 */if (0 == strcmp(argv[2], "on")){status = 1;write(fd, &status, 1);}else{status = 0;write(fd, &status, 1);}close(fd);return 0;
}

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