ftdi_sio驱动学习笔记 3 - 端口操作

news2024/10/2 15:30:02

目录

1. ftdi_port_probe

1.1 私有数据结构ftdi_private

1.2 特殊probe处理

1.3 确定FTDI设备类型

1.4 确定最大数据包大小

1.5 设置读取延迟时间

1.6 初始化GPIO

1.6.1 使能GPIO

1.6.2 添加到系统

1.6.2.1 设置GPIO控制器的基本信息

1.6.2.2 设置GPIO控制器的元信息

1.6.3 GPIO实例

 2. ftdi_gpio_remove

int (*port_probe)(struct usb_serial_port *port): 端口探测函数ftdi_port_probe，用于初始化单个端口。

void (*port_remove)(struct usb_serial_port *port): 端口移除函数ftdi_port_remove
ftdi_port_remove，用于清理单个端口。

1. ftdi_port_probe

1.1 私有数据结构ftdi_private

这个结构是FTDI设备特有的，其实就是用来在驱动中传递参数用的。在这个结构体中定义了FTDI设备私有的一些变量。

struct ftdi_private *priv;
priv = kzalloc(sizeof(struct ftdi_private), GFP_KERNEL);
if (!priv)
	return -ENOMEM;

这个私有数据是通过usb_set_serial_port_data放到port的私有数据保存。

usb_set_serial_port_data(port, priv);

1.2 特殊probe处理

和上一节一样，端口的probe处理也是有特殊的情况。这个结构体是通过port->serial传递的。

const struct ftdi_quirk *quirk = usb_get_serial_data(port->serial);
if (quirk && quirk->port_probe)
	quirk->port_probe(priv);

1.3 确定FTDI设备类型

result = ftdi_determine_type(port);
if (result)
	goto err_free;

 该类型是通过设备描述符中的bcdDevice来区别的。

version = le16_to_cpu(udev->descriptor.bcdDevice);

以FT4232H为例，该值可以在设备属性的硬件ID中查看到，如下图REV_0800 

case 0x800:
	priv->chip_type = FT4232H;
	break;

通过当前接口初始化通道编号，这只对多串口有意义（比如FT2232H和FT4232H）

#define CHANNEL_A		1
#define CHANNEL_B		2
#define CHANNEL_C		3
#define CHANNEL_D		4

ifnum = serial->interface->cur_altsetting->desc.bInterfaceNumber;
priv->channel = CHANNEL_A + ifnum;

而baud_base是指波特率产生器的参考时钟，默认设置的是H系列的值：120M的二分频。

priv->baud_base = 120000000 / 2;

最后是向设备节点发送消息，表明检测到了哪种类型的FTDI芯片。

dev_info(&udev->dev, "Detected %s\n", ftdi_chip_name[priv->chip_type]);

在命令“sudo dmesg”返回结果中可以找到这句信息内容，例如：

[16005.322690] usb 2-1: Detected FT4232H

1.4 确定最大数据包大小

ftdi_set_max_packet_size(port);

这是从设备的端点描述符中获取设备端点最大数据包大小。这一步更像是检查FT232R的端点数据包最大值被客制为0的情况，当被改为0时数据包大小设置为64字节。

1.5 设置读取延迟时间

if (read_latency_timer(port) < 0)
	priv->latency = 16;
write_latency_timer(port);

这段代码的作用是确保设备的读取延迟时间被正确设置，如果无法获取当前的延迟时间，则会使用一个默认值进行设置。

获取这个参数是通过函数usb_control_msg_recv实现的。

int usb_control_msg_recv(struct usb_device *dev, __u8 endpoint, __u8 request,
		__u8 requesttype, __u16 value, __u16 index,
		void *driver_data, __u16 size, int timeout,
		gfp_t memflags)

对应的调用：

rv = usb_control_msg_recv(udev, 0, FTDI_SIO_GET_LATENCY_TIMER_REQUEST,
			FTDI_SIO_GET_LATENCY_TIMER_REQUEST_TYPE, 0,
			priv->channel, &buf, 1, WDR_TIMEOUT,
			GFP_KERNEL);

其中参数request和requesttype在ftdi_sio.h中有定义：

#define FTDI_SIO_GET_LATENCY_TIMER	0x0a /* Get the latency timer */
#define  FTDI_SIO_GET_LATENCY_TIMER_REQUEST FTDI_SIO_GET_LATENCY_TIMER
#define  FTDI_SIO_GET_LATENCY_TIMER_REQUEST_TYPE 0xC0

这属于FTDI定义的命令。

同样，写这个参数的命令是：

#define FTDI_SIO_SET_LATENCY_TIMER	9 /* Set the latency timer */
#define  FTDI_SIO_SET_LATENCY_TIMER_REQUEST FTDI_SIO_SET_LATENCY_TIMER
#define  FTDI_SIO_SET_LATENCY_TIMER_REQUEST_TYPE 0x40

rv = usb_control_msg(udev,
			 usb_sndctrlpipe(udev, 0),
			 FTDI_SIO_SET_LATENCY_TIMER_REQUEST,
			 FTDI_SIO_SET_LATENCY_TIMER_REQUEST_TYPE,
			 l, priv->channel,
			 NULL, 0, WDR_TIMEOUT);

1.6 初始化GPIO

这部分是利用了FTDI的CBUS实现USB转GPIO的功能。这一步是受内核配置CONFIG_GPIOLIB控制的，如果没有使能GPIOLIB，则没有这部分功能。

1.6.1 使能GPIO

由于不是所有的FTDI芯片都支持CBUS功能，所以前面有做芯片类型的判断，这里会引用这个变量分别处理。

switch (priv->chip_type) {
case FT232H:
	result = ftdi_gpio_init_ft232h(port);
	break;
case FT232R:
	result = ftdi_gpio_init_ft232r(port);
	break;
case FTX:
	result = ftdi_gpio_init_ftx(port);
	break;
default:
	return 0;
}

只有3类芯片支持CBUS功能，这里3个分支都是从芯片（或外置EEPROM）中读取CBUS配置信息使能CBUS脚。例如FT232H，一共有4个CBUS脚，分别为AC5，AC6，AC8和AC9，从eeprom的地址0x1a读入4个字节

ret = ftdi_read_eeprom(port->serial, buf, 0x1a, 4);
if (ret < 0)
	goto out_free;

每个GPIO由4位表示方向和电平。

/*
* FT232H CBUS Memory Map
*
* 0x1a: X- (upper nibble -> AC5)
* 0x1b: -X (lower nibble -> AC6)
* 0x1c: XX (upper nibble -> AC9 | lower nibble -> AC8)
*/
cbus_config = buf[2] << 8 | (buf[1] & 0xf) << 4 | (buf[0] & 0xf0) >> 4;

最后更新priv->gc.ngpio和gpio_altfunc，对应GPIO使能的话，gpio_altfunc对应的位清零

priv->gc.ngpio = 4;
priv->gpio_altfunc = 0xff;

for (i = 0; i < priv->gc.ngpio; ++i) {
	if ((cbus_config & 0xf) == FTDI_FTX_CBUS_MUX_GPIO)
		priv->gpio_altfunc &= ~BIT(i);
	cbus_config >>= 4;
}

1.6.2 添加到系统

这一步是通过标准的gpiochip的驱动API函数gpiochip_add_data实现。

priv->gc.label = "ftdi-cbus";
priv->gc.request = ftdi_gpio_request;
priv->gc.get_direction = ftdi_gpio_direction_get;
priv->gc.direction_input = ftdi_gpio_direction_input;
priv->gc.direction_output = ftdi_gpio_direction_output;
priv->gc.init_valid_mask = ftdi_gpio_init_valid_mask;
priv->gc.get = ftdi_gpio_get;
priv->gc.set = ftdi_gpio_set;
priv->gc.get_multiple = ftdi_gpio_get_multiple;
priv->gc.set_multiple = ftdi_gpio_set_multiple;
priv->gc.owner = THIS_MODULE;
priv->gc.parent = &serial->interface->dev;
priv->gc.base = -1;
priv->gc.can_sleep = true;

result = gpiochip_add_data(&priv->gc, port);
if (!result)
	priv->gpio_registered = true;

第一个参数priv->gc是配置好的`gpio_chip`结构体，第二个参数是该gpio_chip的私有数据，即实现接口参数的传递，例如：

static int ftdi_gpio_request(struct gpio_chip *gc, unsigned int offset)
{
	struct usb_serial_port *port = gpiochip_get_data(gc);
1.6.2.1 设置GPIO控制器的基本信息
  • priv->gc.label: 设置GPIO控制器的标签为"ftdi-cbus"。
  • priv->gc.request: 设置请求GPIO引脚的函数为`ftdi_gpio_request`，用于在使用前申请GPIO资源。
  • priv->gc.get_direction: 设置获取GPIO引脚方向（输入或输出）的函数为`ftdi_gpio_direction_get`。
  • priv->gc.direction_input: 设置将GPIO引脚配置为输入模式的函数为`ftdi_gpio_direction_input`。
  • priv->gc.direction_output: 设置将GPIO引脚配置为输出模式的函数为`ftdi_gpio_direction_output`。
  • priv->gc.init_valid_mask: 设置初始化有效掩码的函数为`ftdi_gpio_init_valid_mask`，用于确定哪些GPIO引脚可以被使用。
  • priv->gc.get: 设置读取GPIO引脚状态的函数为`ftdi_gpio_get`。
  • priv->gc.set: 设置设置GPIO引脚状态的函数为`ftdi_gpio_set`。
  • priv->gc.get_multiple: 设置批量读取GPIO引脚状态的函数为`ftdi_gpio_get_multiple`。
  • priv->gc.set_multiple: 设置批量设置GPIO引脚状态的函数为`ftdi_gpio_set_multiple`。
1.6.2.2 设置GPIO控制器的元信息
  • priv->gc.owner: 设置拥有者为当前模块，表明这个GPIO控制器是由当前驱动程序管理的。
  • priv->gc.parent: 设置父设备为`serial->interface->dev`，这通常是一个USB设备或串口设备，表明GPIO控制器与之关联。
  • priv->gc.base: 设置GPIO引脚的起始编号为-1，实际值将在注册时由系统分配。
  • priv->gc.can_sleep: 设置为`true`表示这个GPIO控制器可以在睡眠状态下工作。

1.6.3 GPIO实例

例如使用FT232H，使用FT_PROG设置AC9为I/O Mode

在Linux中可以看到多一个gpiochip512的文件夹

/sys/class/gpio$ ls
export  gpiochip512  unexport
/sys/class/gpio/gpiochip512$ ls
base  device  label  ngpio  power  subsystem  uevent
/sys/class/gpio/gpiochip512$ cat label
ftdi-cbus
/sys/class/gpio/gpiochip512$ cat ngpio
4
/sys/class/gpio/gpiochip512$ cat base
512

可以看到一共分配了4个gpio，因为AC9是第四个GPIO，所以其GPIO编号应该为512 + 3 = 515.

/sys/class/gpio# echo "515" > /sys/class/gpio/export 
/sys/class/gpio# ls
export  gpio515  gpiochip512  unexport

注意，这里FT_PROG虽然只配置了一个GPIO，但是驱动层还是按照4个GPIO分配，如果暴露512可以看到返回错误：

/sys/class/gpio# echo "512" > /sys/class/gpio/export 
bash: echo: 写入错误：无效的参数

 2. ftdi_gpio_remove

这个函数将gpio移除和释放内存。

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