通过编写游戏程序的视角去编写字符驱动--设备树-百问imx6ull-pro

本文基于imx6ull-pro百问网开发板进行驱动开发设计

编写驱动就好比是创建一个游戏并注册一个角色，每一步都是有意义的

对于这个游戏本身，我们也是管理者。首先先把游戏的初始化、退出框架搭好，然后提供自己的合法证书跟签名，别忘了把制作游戏的工具（头文件）也准备好

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_irq.h>module_init(dtsled_init);
module_exit(dtsled_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("louis");

初始化

游戏准备好了就可以创建角色（设备）了，可以自己提前设置好账号也可以向系统申请账号（设备号），为了方便管理这些账号，我们特意在初始化外设计了一种结构体方便管理（角色）设备。

这里特别说明一下cdev结构体，它里面包括了设备号以及最重要的ops函数（file_operations）可以理解为存储着账号和用户的技能面板可以理解为账户

在设备结构体 dtsled_dev 中添加了成员变量 nd，nd 是 device_node 结构体类型指针，表示设备节点。如果我们要读取设备树某个节点的属性值，首先要先得到这个节点，一般在设备结构体中添加 device_node 指针变量来存放这个节点。

/* dtsled设备结构体 */
struct dtsled_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   */int minor;              /* 次设备号   */struct device_node  *nd; /* 设备节点 */
};struct dtsled_dev dtsled; /* led设备 */

接着从服务器（设备树）中获得相应的游戏组件数据：设备树节点、compatible、status、reg属性

u32 val = 0;int ret;u32 regdata[14];const char *str;struct property *proper;/* 获取设备树中的属性数据 *//* 1、获取设备节点：alphaled */dtsled.nd = of_find_node_by_path("/alphaled");if(dtsled.nd == NULL) {printk("alphaled node nost find!\r\n");return -EINVAL;} else {printk("alphaled node find!\r\n");}/* 2、获取compatible属性内容 */proper = of_find_property(dtsled.nd, "compatible", NULL);if(proper == NULL) {printk("compatible property find failed\r\n");} else {printk("compatible = %s\r\n", (char*)proper->value);}/* 3、获取status属性内容 */ret = of_property_read_string(dtsled.nd, "status", &str);if(ret < 0){printk("status read failed!\r\n");} else {printk("status = %s\r\n",str);}/* 4、获取reg属性内容 */ret = of_property_read_u32_array(dtsled.nd, "reg", regdata, 10);if(ret < 0) {printk("reg property read failed!\r\n");} else {u8 i = 0;printk("reg data:\r\n");for(i = 0; i < 10; i++)printk("%#X ", regdata[i]);printk("\r\n");}

之后是对要操作的寄存器进行虚拟地址与物理地址的映射
下面是在设备树里添加的节点

 alphaled {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;compatible = "atkalpha-led";status = "okay";reg = <    0X020C406C 0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */0X02290014 0X04 /* SW_MUX_GPIO5_IO03_BASE */0X02290058 0X04 /* SW_PAD_GPIO5_IO03_BASE */0X020AC000 0X04 /* GPIO5_DR_BASE */0X020AC004 0X04 >; /* GPIO5_GDIR_BASE     */};

使用 of_iomap 函数一次性完成读取 reg 属性以及内存映射，of_iomap 函数是设备树推荐使用的 OF 函数。

 IMX6U_CCM_CCGR1 = of_iomap(dtsled.nd, 0);SW_MUX_GPIO5_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 1);SW_PAD_GPIO5_IO03 = of_iomap(dtsled.nd, 2);GPIO5_DR = of_iomap(dtsled.nd, 3);GPIO5_GDIR = of_iomap(dtsled.nd, 4);

拿到了寄存器的地址就可以编写硬件寄存器的初始化了

val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);val &= ~(3 << 26);  /* 清楚以前的设置 */val |= (3 << 26);   /* 设置新值 */writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);/* 3、设置GPIO5_IO03的复用功能，将其复用为*    GPIO5_IO03，最后设置IO属性。*/writel(5, SW_MUX_GPIO5_IO03);/*寄存器SW_PAD_GPIO5_IO03设置IO属性*bit 16:0 HYS关闭*bit [15:14]: 00 默认下拉*bit [13]: 0 kepper功能*bit [12]: 1 pull/keeper使能*bit [11]: 0 关闭开路输出*bit [7:6]: 10 速度100Mhz*bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力*bit [0]: 0 低转换率*/writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO5_IO03);/* 4、设置GPIO5_IO03为输出功能 */val = readl(GPIO5_GDIR);val &= ~(1 << 3);    /* 清除以前的设置 */val |= (1 << 3);    /* 设置为输出 */writel(val, GPIO5_GDIR);/* 5、默认关闭LED */val = readl(GPIO5_DR);val |= (1 << 3);    writel(val, GPIO5_DR);

这里注册设备，类似于创建账号，可以自定义账号也可以按系统随机分配

/* 注册字符设备驱动 *//* 1、创建设备号 */if (dtsled.major) {       /*  定义了设备号 */dtsled.devid = MKDEV(dtsled.major, 0);register_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);} else {                      /* 没有定义设备号 */alloc_chrdev_region(&dtsled.devid, 0, DTSLED_CNT, DTSLED_NAME);    /* 申请设备号 */dtsled.major = MAJOR(dtsled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */dtsled.minor = MINOR(dtsled.devid);    /* 获取分配号的次设备号 */}printk("dtsled major=%d,minor=%d\r\n",dtsled.major, dtsled.minor);

然后就是初始化账户组件

/* 2、初始化cdev */
dtsled.cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&dtsled.cdev, &dtsled_fops);

将新创建的账户添加进系统

/* 3、添加一个cdev */
cdev_add(&dtsled.cdev, dtsled.devid, DTSLED_CNT);

为了让用户有更好的体验，我们还要设计一个自动登录和自动注销的组件，对此驱动设备也有一套自动创建和销毁的函数，前提条件是创建一个设备类才可以调用

/* 4、创建类 */
dtsled.class = class_create(THIS_MODULE, DTSLED_NAME);
if (IS_ERR(dtsled.class)) {return PTR_ERR(dtsled.class);
}/* 5、创建设备 */
dtsled.device = device_create(dtsled.class, NULL, dtsled.devid, NULL, DTSLED_NAME);if (IS_ERR(dtsled.device)) {return PTR_ERR(dtsled.device);}

OPS函数的编写

**
游戏初始化以后就可以设置，角色的具体操作了
先列好大纲，我的角色的技能有哪些（基本操作函数：读、写、打开设备、关闭设备）

/* 设备操作函数 */
static struct file_operations dtsled_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = led_open,.read = led_read,.write = led_write,.release =     led_release,
};

在写基本函数前，先封装好写寄存器的操作函数，之后方便直接调用

void led_switch(u8 sta)
{u32 val = 0;if(sta == LEDON) {val = readl(GPIO1_DR);val &= ~(1 << 3);   writel(val, GPIO1_DR);}else if(sta == LEDOFF) {val = readl(GPIO1_DR);val|= (1 << 3);  writel(val, GPIO1_DR);}
}
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{filp->private_data = &dtsled; /* 设置私有数据 */return 0;
}static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{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)
{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;
}static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}

EXIT

不管是做游戏还是写代码都要有头有尾
最后退出时把硬件的映射消除，要注销账号，还要把之前创建的设备类给销毁

static void __exit led_exit(void)
{/* 取消映射 */iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);iounmap(GPIO1_DR);iounmap(GPIO1_GDIR);/* 注销字符设备驱动 */cdev_del(&dtsled.cdev);/*  删除cdev */unregister_chrdev_region(dtsled.devid, DTSLED_CNT); /* 注销设备号 */device_destroy(dtsled.class, dtsled.devid);class_destroy(dtsled.class);
}

至此整个驱动已经完整的写好了