i.MX 6ULL 驱动开发 十四：LED(paltform驱动框架)
2024-05-10 18:52:57
一、驱动设计思想（机制、策略、分离、分层）
驱动设计思想（机制、策略、分离、分层）_正在起飞的蜗牛的博客-CSDN博客_机制与策略分离
二、驱动开发框架
三、platform 基本概念
Linux 驱动开发 四十三：platform 设备驱动实验（一）_lqonlylove的博客-CSDN博客
四、使用platform驱动LED思路
Linux 驱动开发 四十四：platform 设备驱动实验（二）_lqonlylove的博客-CSDN博客
五、设计思路
1、设备描述
1、无设备树
1、驱动和设备通过 struct platform_driver 结构体中 struct device_driver 结构体变量中 name 进行匹配。
2、有设备树
1、驱动和设备通过 struct platform_driver 结构体中 struct device_driver 结构体变量中 of_match_table 中的 compatible 进行匹配。
2、驱动描述
1、在驱动初始化函数 static int __init xxx_init(void) 中调用 platform_driver_register 注册 platform 驱动。
2、在驱动卸载函数 static void __exit xxx_exit(void) 中调用 platform_driver_unregister 注销 platform 驱动。
3、设备和驱动匹配成功后，会执行 struct platform_driver 结构体中 probe 函数。
4、驱动或设备任意一个卸载后，会执行 struct platform_driver 结构体中 remove 函数。
5、在 probe 函数中完成相关初始化。
6、在 remove 函数中完成卸载工作。
7、初始化过程，注册 struct file_operations 操作集。
六、添加设备树
1、确认使用引脚
通过原理图分析 LED 灯使用 GPIO1_IO03 引脚进行控制。
2、添加 GPIO1_IO03 引脚 pinctrl 子系统配置
1、确认 GPIO1_IO03 是否被使用。
2、根据 linux 内核中描述以及NXP提供设备配置添加 GPIO1_IO03 引脚配置，配置内容如下：
pinctrl_led: ledgrp {fsl,pins = <MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03 0x10B0 /* LED0 */>;
};
MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03 宏定义在 linux-imx-4.1.15\arch\arm\boot\dts\imx6ul-pinfunc.h 文件中。imx6ul-pinfunc.h 文件被设备源码文件引用。
3、添加 GPIO1_IO03 引脚 gpio 子系统配置
1、确认 GPIO1_IO03 是否被使用。
2、根据 linux 内核中描述以及NXP提供设备配置添加 GPIO1_IO03 引脚配置，配置内容如下：
gpioled {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;compatible = "lq-gpioled";pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;status = "okay";
};
led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW> 表示 GPIO1_IO03 引脚被 gpio 子系统设置为低电平。
4、测试
1、编译设备树
onlylove@ubuntu:~/my/linux/linux-imx-4.1.15$ make dtbsCHK include/config/kernel.releaseCHK include/generated/uapi/linux/version.hCHK include/generated/utsrelease.h
make[1]: 'include/generated/mach-types.h' is up to date.CHK include/generated/bounds.hCHK include/generated/asm-offsets.hCALL scripts/checksyscalls.shDTC arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtbDTC arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-nand.dtb
onlylove@ubuntu:~/my/linux/linux-imx-4.1.15$
2、拷贝编译成功的设备树文件
onlylove@ubuntu:~/my/linux/linux-imx-4.1.15$ ls /home/onlylove/my/tftp/ -l
total 11544
-rwxrwxr-x 1 onlylove onlylove 5916896 Sep 10 21:40 zImage
-rwxrwxr-x 1 onlylove onlylove 5901752 Aug 20 01:24 zImage.bak
onlylove@ubuntu:~/my/linux/linux-imx-4.1.15$ cp arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb /home/onlylove/my/tftp
onlylove@ubuntu:~/my/linux/linux-imx-4.1.15$ ls /home/onlylove/my/tftp/ -l
total 11584
-rw-rw-r-- 1 onlylove onlylove 39272 Sep 17 01:47 imx6ull-alientek-emmc.dtb
-rwxrwxr-x 1 onlylove onlylove 5916896 Sep 10 21:40 zImage
-rwxrwxr-x 1 onlylove onlylove 5901752 Aug 20 01:24 zImage.bak
onlylove@ubuntu:~/my/linux/linux-imx-4.1.15$
3、启动 linux 查看设备树解析是否成功
/sys/firmware/devicetree/base # pwd
/proc/device-tree
/sys/firmware/devicetree/base # ls
#address-cells interrupt-controller@00a01000
#size-cells key
aliases memory
alphaled model
backlight name
beep pxp_v4l2
chosen regulators
clocks reserved-memory
compatible sii902x-reset
cpus soc
gpio-keys sound
gpioled spi4
/sys/firmware/devicetree/base # cd gpioled/
/sys/firmware/devicetree/base/gpioled # ls -l
total 0
-r--r--r-- 1 root 0 4 Jan 1 00:17 #address-cells
-r--r--r-- 1 root 0 4 Jan 1 00:17 #size-cells
-r--r--r-- 1 root 0 11 Jan 1 00:17 compatible
-r--r--r-- 1 root 0 12 Jan 1 00:17 led-gpio
-r--r--r-- 1 root 0 8 Jan 1 00:17 name
-r--r--r-- 1 root 0 4 Jan 1 00:17 pinctrl-0
-r--r--r-- 1 root 0 8 Jan 1 00:17 pinctrl-names
-r--r--r-- 1 root 0 5 Jan 1 00:17 status
/sys/firmware/devicetree/base/gpioled # cat compatible
lq-gpioled/sys/firmware/devicetree/base/gpioled #
/sys/firmware/devicetree/base/gpioled # cat name
gpioled/sys/firmware/devicetree/base/gpioled #
/sys/firmware/devicetree/base/gpioled #
七、驱动编写
#include "linux/init.h"
#include "linux/module.h"
#include "linux/kdev_t.h"
#include "linux/fs.h"
#include "linux/cdev.h"
#include "linux/device.h"
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/platform_device.h>#define NEWCHRDEV_MAJOR 0 /* 主设备号（如果为0则让系统自动分配，如果大于0则使用指定设备号） */
#define NEWCHRDEV_MINOR 0 /* 次设备号 */
#define NEWCHRDEV_COUNT 1 /* 设备号个数 */
#define NEWCHRDEV_NAME "lq-led" /* 名子 */#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 */typedef struct{struct cdev dev; /* cdev 结构体 */int major; /* 主设备号 */int minor; /* 次设备号 */dev_t devid; /* 设备号 */struct class *class; /* 类 */struct device *device; /* 设备 */struct device_node *nd; /* 设备节点 */int led_gpio; /* led所使用的GPIO编号 */
}newchrdev_t;newchrdev_t newchrdev;int led_init(void)
{int ret = 0;/***** 处理设备树 *****//* 1、获取设备节点：gpioled */newchrdev.nd = of_find_node_by_path("/gpioled");if(newchrdev.nd == NULL) {printk("gpioled node not find!\r\n");return 1;} else {printk("gpioled node find!\r\n");}/* 2、 获取设备树中的gpio属性，得到LED所使用的LED编号 */newchrdev.led_gpio = of_get_named_gpio(newchrdev.nd, "led-gpio", 0);if(newchrdev.led_gpio < 0) {printk("can't get led-gpio");return 2;}printk("led-gpio num = %d\r\n", newchrdev.led_gpio);/***** 使用gpio子系统设置引脚 *****//* 1、向 gpio 子系统申请 GPIO 管脚 */ret = gpio_request(newchrdev.led_gpio,"led-gpio");if(ret){printk("can't request gpio!\r\n");}/* 2、设置GPIO1_IO03为输出，并且输出高电平，默认关闭LED灯 */ret = gpio_direction_output(newchrdev.led_gpio, 1);if(ret < 0) {printk("can't set gpio!\r\n");goto led_init_error;}/* 3、设置led默认状态(默认点灯) */gpio_set_value(newchrdev.led_gpio,0);return 0;
led_init_error:gpio_free(newchrdev.led_gpio);return -1;
}int led_exit(void)
{/* 1、设置led退出状态(关灯) */gpio_set_value(newchrdev.led_gpio,1);/* 2、释放从gpio子系统申请的GPIO管脚 */gpio_free(newchrdev.led_gpio);return 0;
}/** @description : 打开设备* @param - inode : 传递给驱动的inode* @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量* 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。* @return : 0 成功;其他 失败*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{printk("led_open!\r\n");filp->private_data = &newchrdev; /* 设置私有数据 */return 0;
}/** @description : 从设备读取数据 * @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符)* @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区* @param - cnt : 要读取的数据长度* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移* @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败*/
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{printk("led_read!\r\n");return 0;
}/** @description : 向设备写数据 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符* @param - buf : 要写给设备写入的数据* @param - cnt : 要写入的数据长度* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移* @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败*/
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{long retvalue = 0;unsigned char databuf[1];unsigned char ledstat;newchrdev_t *dev = filp->private_data;printk("led_write!\r\n");retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);if(retvalue < 0) {printk("kernel write failed!\r\n");return -EFAULT;}printk("databuf = %d\r\n",databuf[0]);ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */if(ledstat == LEDON) { gpio_set_value(dev->led_gpio, 0); /* 打开LED灯 */} else if(ledstat == LEDOFF) {gpio_set_value(dev->led_gpio, 1); /* 关闭LED灯 */}return 0;
}/** @description : 关闭/释放设备* @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)* @return : 0 成功;其他 失败*/
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{printk("led_release!\r\n");return 0;
}static const struct file_operations ledops = {.owner = THIS_MODULE,.open = led_open,.read = led_read,.write = led_write,.release = led_release,
};/** @description : flatform驱动的probe函数，当驱动与* 设备匹配以后此函数就会执行* @param - dev : platform设备* @return : 0，成功;其他负值,失败*/
static int led_probe(struct platform_device *dev)
{/* 驱动入口函数具体内容 *//* 1、字符设备号分配 */int ret;newchrdev.major = NEWCHRDEV_MAJOR;if(newchrdev.major){newchrdev.minor = NEWCHRDEV_MINOR;newchrdev.devid = MKDEV(newchrdev.major, newchrdev.minor);ret = register_chrdev_region(newchrdev.devid,NEWCHRDEV_COUNT,NEWCHRDEV_NAME);}else{ret = alloc_chrdev_region(&newchrdev.devid,0,NEWCHRDEV_COUNT,NEWCHRDEV_NAME);newchrdev.major = MAJOR(newchrdev.devid);newchrdev.minor = MINOR(newchrdev.devid);}if(ret < 0){printk("newchrdev xxx_chrdev_region failed!\r\n");goto newchrdev_chrdev_region_failed;}printk("newchrdev major=%d,minor=%d\r\n",newchrdev.major,newchrdev.minor);/* 2、注册字符设备 */newchrdev.dev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&newchrdev.dev,&ledops);ret = cdev_add(&newchrdev.dev,newchrdev.devid,NEWCHRDEV_COUNT);if(ret < 0){printk("newchrdev cdev_add failed!\r\n");goto newchrdev_cdev_add_failed;}/* 3、创建类 */newchrdev.class = class_create(THIS_MODULE,NEWCHRDEV_NAME);if(IS_ERR(newchrdev.class)) {printk("newchrdev class_create failed!\r\n");goto newchrdev_class_create_failed;}/* 4、创建设备 */newchrdev.device = device_create(newchrdev.class,NULL,newchrdev.devid,NULL,NEWCHRDEV_NAME);if(IS_ERR(newchrdev.device)){printk("newchrdev device_create failed!\r\n");goto neschrdev_device_creat_failed;}/* led 初始化 */led_init();return 0;
neschrdev_device_creat_failed:class_destroy(newchrdev.class);
newchrdev_class_create_failed:cdev_del(&newchrdev.dev);
newchrdev_cdev_add_failed:unregister_chrdev_region(newchrdev.devid,NEWCHRDEV_COUNT);newchrdev_chrdev_region_failed: /* 字符设备号分配失败处理函数（未分配资源，因此不做处理） */return ret;
}/** @description : platform驱动的remove函数，移除platform驱动的时候此函数会执行* @param - dev : platform设备* @return : 0，成功;其他负值,失败*/
static int led_remove(struct platform_device *dev)
{/* led 操作 */led_exit();/* 驱动卸载函数具体内容 *//* 4、删除设备 */device_destroy(newchrdev.class,newchrdev.devid);/* 3、删除类 */class_destroy(newchrdev.class);/* 2、注销字符设备 */cdev_del(&newchrdev.dev);/* 1、释放设备号 */unregister_chrdev_region(newchrdev.devid,NEWCHRDEV_COUNT);return 0;
}/* 匹配列表 */
static const struct of_device_id led_of_match[] = {{ .compatible = "lq-gpioled" },{ /* Sentinel */ }
};/* platform驱动结构体 */
static struct platform_driver led_driver = {.probe = led_probe,.remove = led_remove,.driver = {.name = "lq-gpioled",.of_match_table = led_of_match,},
};/* 驱动入口函数 */
static int __init newchrdev_init(void)
{return platform_driver_register(&led_driver);
}static void __exit newchrdev_exit(void)
{platform_driver_unregister(&led_driver);
}module_init(newchrdev_init);
module_exit(newchrdev_exit);MODULE_LICENSE("GPL");
八、应用程序编写
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"int main(int argc, char *argv[])
{int fd = 0, retvalue = 0;char writebuf[1] = {0};unsigned int connect = 0;if(argc != 3){printf("Error Usage!\r\n");return -1;}writebuf[0] = atoi(argv[2]);fd = open(argv[1],O_RDWR);if(fd < 0){printf("Can't open file %s\r\n", argv[1]);return -1;}retvalue = write(fd, writebuf, sizeof(writebuf));close(fd);return 0;
}
九、测试
# ls
led.ko led_app
#
# ls /dev/lq-led -l
ls: /dev/lq-led: No such file or directory
# insmod led.ko
newchrdev major=248,minor=0
gpioled node find!
led-gpio num = 3
# ls /dev/lq-led -l
crw-rw---- 1 root root 248, 0 Jan 1 00:06 /dev/lq-led
# random: nonblocking pool is initialized# rmmod led.ko
# ls /dev/lq-led -l
ls: /dev/lq-led: No such file or directory
# insmod led.ko
newchrdev major=248,minor=0
gpioled node find!
led-gpio num = 3
# ls /dev/lq-led -l
crw-rw---- 1 root root 248, 0 Jan 1 00:07 /dev/lq-led
# ./led_app /dev/lq-led 1
led_open!
led_write!
databuf = 1
led_release!
# ./led_app /dev/lq-led 0
led_open!
led_write!
databuf = 0
led_release!
# ./led_app /dev/lq-led 1
led_open!
led_write!
databuf = 1
led_release!
# ./led_app /dev/lq-led 0
led_open!
led_write!
databuf = 0
led_release!
# rmmod led.ko
# ls /dev/lq-led -l
ls: /dev/lq-led: No such file or directory
#
十、特别说明
1、使用 platform 总线驱动和设备树节点匹配成功后，struct platform_device 结构体变量中保存设备树节点相关信息。具体信息如下：
struct platform_device---》struct device dev;---》struct device_node *of_node; /* of_node 中保存着设备树相关信息*/
十一、总结
platform 总线是驱动分层和分离思想的产物。
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