驱动认知驱动的编写

1.驱动的认知

打开文件打开的是文件名 (存放在/dev下面)
设备号

设备号又分为主设备号
次设备号
主设备号就像华为手机，苹果手机
次设备号就是主设备号旗下的手机型号华为mate P 等

2.驱动链表

驱动插入到链表的顺序通过设备号进行查改
驱动的链表包括添加，查找
添加:将书写的驱动程序添加到驱动的链表当中
查找：通过设备号找到驱动程序，用户空间进行调用该驱动
分为三个层次第一个是用户层
第二个是内核态
第三个是硬件层

该图简单的介绍了驱动如何从用户层进入到内核中
用户使用设备名找到设备号，进行调用
VFS虚拟文件系统调用sys_open 通过设备名找到设备号，进入到设备的open函数中进行调用

2.驱动框架解读

内核中printk使用的

设备从入口module_init(pin4_drv_init); //1.入口进入
进入到_init函数中
1. 首先进行的是创建设备号通过主设备号和次设备号创建生成设备号devno = MKDEV(major,minor);
2. 把写好的主设备号，设备号，创建的结构体写入驱动链表当中
3. 注册驱动设备在内核中
  1. 首先创建生成设备
  2. 创建生成文件创建生成文件成功后会在/dev下面生成相应的驱动程序
卸载驱动卸载驱动的顺序是相反的首先销毁设备文件，销毁生成的设备最后卸载驱动
i2c_dev_class = class_create(THIS_MODULE, “i2c-dev”); //创建一个名称为i2c-dev的class /sys/class
确实在/sys/class里面看到了下面定义的那个文件名

#include <linux/fs.h>       //file_operations声明
#include <linux/module.h>    //module_init  module_exit声明
#include <linux/init.h>      //__init  __exit 宏定义声明
#include <linux/device.h>  //class  devise声明
#include <linux/uaccess.h>   //copy_from_user 的头文件
#include <linux/types.h>     //设备号  dev_t 类型声明
#include <asm/io.h>          //ioremap iounmap的头文件static struct class *pin4_class;  //pin4 的类
static struct device *pin4_class_dev;  //pin4 的设备static dev_t devno;                //设备号(设备名)
static int major =231;            //主设备号
static int minor =4;              //次设备号
static char *module_name="pin4";   //模块名//进行初始化配置引脚的寄存器
volatile unsigned int *GPFSEL0=NULL;
volatile unsigned int *GPSET0 =NULL;
volatile unsigned int *GPCLR0 =NULL;//pin4_open函数
static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file)
{printk("pin4_open\n");  //内核的打印函数和printf类似//配置pin4引脚为输出引脚//通过或运算与运算实现14 13 12 位为001*GPFSEL0&=~(0x6 << 12 );  //左移12位取反以后就变为了001 相与见零为零//所以保障了第14  13 位为0*GPFSEL0|=(0x1<<12);  //左移12位取反变成了 001 进行或运算  见一为一// 所以保障了第12位为1  return 0;
}
static ssize_t pin4_read(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{printk("pin4_read\n");return 0;
}
//pin4_write函数
static ssize_t pin4_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t count, loff_t *ppos)
{int userCmd;printk("pin4_write\n");//获取上层write函数的值copy_from_user(&userCmd,buf,count);  //获取上层的write的值//根据值来操作io口    低电平或者高电平printk("get value\n");if(userCmd==1){*GPSET0 |= (0x1 << 4);  //把引脚4置1 (置一)printk("get 1\n");  }else if(userCmd==0){*GPCLR0 |= (0x1 << 4); //把引脚4置1 （清零）printk("get 0\n");        }else{printk("undo\n");}return 0;
}
//static表示该命名仅在该驱动程序中有效  防止在其他的驱动文件中出现重复命名
//把该结构体放入到内核驱动的链表中
static struct file_operations pin4_fops = {.owner = THIS_MODULE,      //内核中书写结构体指定某一位书写.open  = pin4_open,.write = pin4_write,.read  = pin4_read
};int __init pin4_drv_init(void)      //2.真实驱动入口
{int ret;//主设备号 //次设备号devno = MKDEV(major,minor);  //3.创建设备号//把上面的结构体 pin4_fops 放入驱动链表当中//  主设备号    设备名  结构体ret   = register_chrdev(major, module_name,&pin4_fops);  //4.注册驱动  告诉内核，把这个驱动加入到内核驱动的链表中//让代码生成设备的逻辑类 pin4_class=class_create(THIS_MODULE,"myfirstdemo");  //5.让代码在dev中生成设备  (华为手机)pin4_class_dev =device_create(pin4_class,NULL,devno,NULL,module_name);  //创建设备文件 (mate30 )           设备的类         设备号     模块名//创建完成就会在/dev生成模块名对应的驱动程序//配置   把物理地址转换成虚拟地址return 0;
}void __exit pin4_drv_exit(void)  //卸载的时候是反着卸载的
{//1.卸载映射空间
//2.销毁设备文件
//3.销毁生成设备
//4.卸载驱动iounmap(GPFSEL0);iounmap(GPSET0 );iounmap(GPCLR0 );  //卸载映射的虚拟空间device_destroy(pin4_class,devno); //销毁pin4的设备文件class_destroy(pin4_class); //销毁pin4 的生成设备unregister_chrdev(major, module_name);  //卸载驱动}module_init(pin4_drv_init);  //1.入口   内核加载该驱动时，会启动宏
module_exit(pin4_drv_exit);   //6.卸载驱动
MODULE_LICENSE("GPL v2");

3.驱动代码的编译

3.1驱动代码的编译

打开内核文件
进入到 drivers 文件夹下面
创建的是字符设备因此我们需要进入到char文件夹字符文件
进入到 char文件夹下面
创建pin4drivers.c文件
放到哪里改哪里的Makefile
保存完成后修改Makefile
进入vi Makefile
书写成编译成为模块的方式
该创建创建的是以模块的方式加载到内核 obj-m m表示的是模块
obj-m += pin4drivers.o (这个名字和创建的pin4drivers名字一样，只是后缀不同)
写完后就配置完成
返回到内核源码文件夹 (liunx…)
ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make modules
进行编译
编译没有错误生成pin4drivers.ko
传给树莓派
scp ./drivers/char/pin4drivers.ko pi@192.168.43.58:/home/pi
同时通过交叉编译把主程序发送

3.2在树莓派：

加载内核驱动

sudo insmod pin4drivers2.ko

卸载内核驱动不需要写.ko 卸载内核驱动

sudo rmmod pin4drivers2

查看当前内核的驱动模块

lsmod

把dev里面的pin4设置为所有用户可读可写

sudo chmod 666 /dev/pin4

查看用户权限

ls -l

查看内核驱动

dmesg

可以查看到pin4的驱动

GPIO的寄存器

GPFSELn   输入模式选择寄存器 pin0~pin9  每个GPIO引脚占3位000 = GPIO Pin 9 is an input 001 = GPIO Pin 9 is an output
GPSETn   将指定引脚置一
GPCLRn   将指定位置引脚清零

volatile 的用处

       vloatile关键字表示提醒当前编译器该变量是易变的，即每次使用和读取该变量的时候都需要重新向变量地址中读取数据

地址

      在编写驱动的时候IO口的驱动地址是在0x3f00 0000加上GPIO的偏移量0x20 0000 因此GPIO的物理地址是从0x3f20 0000开始的在这个基础上通过Linux系统的MMU内存虚拟化管理，映射到虚拟内存

寄存器的偏移地址

     寄存器的地址是物理地址加上寄存器的偏移地址寄存器的地址是物理地址需要使用ioremap函数把物理地址转换成虚拟地址

ioremap函数

   ioremap(物理地址，长度);

寄存器代码的编写

   1.首先在最开始的地方定义全局变量volatile unsigned int * GPFSEL1 =NULL;2.在入口函数处把物理地址转换成虚拟地址GPFSEL1  = （volatile unsigned int *）ioremap(0x3f20004,4);  3.在函数中进行寄存器的按位操作  初始化的pin17引脚*GPFSEL1 &= ~(0x6 << 21) ；//该操作是把23 22位置0 不确定21位当前的状态*GPFSEL1 |=  (0x1 << 21);   //该操作是不改变其他位的状态，只让21位的值是14.在驱动结束的函数卸载映射的内存空间

4.驱动编写

驱动中有两个函数
read 和write

read
ssize_t (*read)(struct file *filp, char __user *buf, size_t  count, lofft *f_pos);
filp:待操作的设备文件file结构体指针
buf:待写入所读取数据的用户空间缓冲区指针
count:待读取数据字节数
f_pos:待读取数据文件位置，读取完成后根据实际读取字节数重新定位
返回：成功实际读取的字节数，失败返回负值内核空间-->用户空间
copy_to_user函数
unsigned long copy_to_user(void *to, const void *from, unsigned long n)
to:目标地址（用户空间）
from:源地址（内核空间）
n:将要拷贝数据的字节数
返回：成功返回0，失败返回没有拷贝成功的数据字节数

write
ssize_t (*write)(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos);
filp:待操作的设备文件file结构体指针
buf:待写入所读取数据的用户空间缓冲区指针
count:待读取数据字节数
f_pos:待读取数据文件位置，写入完成后根据实际写入字节数重新定位
返回：成功实际写入的字节数，失败返回负值用户空间-->内核空间
unsigned long copy_from_user(void *to, const void *from, unsigned long n);
to:目标地址（内核空间）
from:源地址（用户空间）
n:将要拷贝数据的字节数
返回：成功返回0，失败返回没有拷贝成功的数据字节数

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