1. 面向对象
字符设备驱动程序抽象出一个file_operations结构体；
对于LED，写的程序针对硬件部分抽象出led_operations结构体。
2. 分层
上下分层，之前写的LED驱动程序就分为2层：
① 上层实现硬件无关的操作，比如注册字符设备驱动：leddrv.c
② 下层实现硬件相关的操作，比如board_A.c实现单板A的LED操作
见LED分层思想驱动程序框架
3. 分离
在分层思想的board_A.c中，实现了一个led_operations，为LED引脚实现了初始化函数、控制函数：
static struct led_operations board_demo_led_opr = {
.num = 1,
.init = board_demo_led_init,
.ctl = board_demo_led_ctl,
};
如果硬件上更换一个引脚来控制LED怎么办？你要去修改上面结构体中的init、ctl函数。
实际情况是，每一款芯片它的GPIO操作都是类似的。比如：GPIO1_3、GPIO5_4这2个引脚接到LED：
① GPIO1_3属于第1组，即GPIO1。
有方向寄存器DIR、数据寄存器DR等，基础地址是addr_base_addr_gpio1。
设置为output引脚：修改GPIO1的DIR寄存器的bit3。
设置输出电平：修改GPIO1的DR寄存器的bit3。
② GPIO5_4属于第5组，即GPIO5。
有方向寄存器DIR、数据寄存器DR等，基础地址是addr_base_addr_gpio5。
设置为output引脚：修改GPIO5的DIR寄存器的bit4。
设置输出电平：修改GPIO5的DR寄存器的bit4。
既然引脚操作那么有规律，并且这是跟主芯片相关的，那可以针对该芯片写出比较通用的硬件操作代码。
比如board_A.c使用芯片chipY，那就可以写出：chipY_gpio.c，它实现芯片Y的GPIO操作，适用于芯片Y的所有GPIO引脚。
使用时，我们只需要在board_A_led.c中指定使用哪一个引脚即可。
程序结构如下：
以面向对象的思想，在board_A_led.c中实现led_resouce结构体，它定义“资源”──要用哪一个引脚。
在chipY_gpio.c中仍是实现led_operations结构体，它要写得更完善，支持所有GPIO。
代码结构如下：
程序仍分为上下结构：上层leddrv.c向内核注册file_operations结构体；下层chip_demo_gpio.c提供led_operations结构体来操作硬件。
下层的代码分为2个：chip_demo_gpio.c实现通用的GPIO操作，board_A_led.c指定使用哪个GPIO，即“资源”。
led_resource.h如下，定义了led_resource结构体，用来描述GPIO：
#ifndef _LED_RESOURCE_H
#define _LED_RESOURCE_H
/* GPIO3_0 */
/* bit[31:16] = group（哪一组GPIO） */
/* bit[15:0] = which pin */
#define GROUP(x) (x>>16)
#define PIN(x) (x&0xFFFF)
#define GROUP_PIN(g,p) ((g<<16) | (p))
struct led_resource {
int pin;
};
struct led_resource *get_led_resouce(void);
#endif
board_A_led.c是头文件led_resource.h对应测C程序。指定使用哪个GPIO，它实现一个led_resource结构体，并提供访问函数：
#include "led_resource.h"
/* board_A_led.c指定使用哪个GPIO，即“资源”。 */
static struct led_resource board_A_led = {
.pin = GROUP_PIN(3,1), //第3组GPIO中的第1个引脚
};
struct led_resource *get_led_resouce(void){
return &board_A_led;
}
led_opr.h如下，
#ifndef _LED_OPR_H
#define _LED_OPR_H
struct 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 */
};
struct led_operations *get_board_led_opr(void);
#endif
chip_demo_gpio.c是led_opr.h对应的C函数，首先获得board_A_led.c实现的led_resource结构体，然后再进行其他操作
#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"
#include "led_resource.h"
/* chip_demo_gpio.c实现通用的GPIO操作 */
static struct led_resource *led_rsc;
static int board_demo_led_init (int which) /* 初始化LED, which-哪个LED */
{
//printk("%s %s line %d, led %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which);
if (!led_rsc){
led_rsc = get_led_resouce();
}
printk("init gpio: group %d, pin %d\n", GROUP(led_rsc->pin), PIN(led_rsc->pin));
switch(GROUP(led_rsc->pin))
{
case 0:
{
printk("init pin of group 0 ...\n");
break;
}
case 1:
{
printk("init pin of group 1 ...\n");
break;
}
case 2:
{
printk("init pin of group 2 ...\n");
break;
}
case 3:
{
printk("init pin of group 3 ...\n");
break;
}
}
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), PIN(led_rsc->pin));
switch(GROUP(led_rsc->pin))
{
case 0:
{
printk("set pin of group 0 ...\n");
break;
}
case 1:
{
printk("set pin of group 1 ...\n");
break;
}
case 2:
{
printk("set pin of group 2 ...\n");
break;
}
case 3:
{
printk("set pin of group 3 ...\n");
break;
}
}
return 0;
}
static struct led_operations board_demo_led_opr = {
.init = board_demo_led_init,
.ctl = board_demo_led_ctl,
};
struct led_operations *get_board_led_opr(void){
return &board_demo_led_opr;
}
leddrv.c，向内核注册file_operations结构体
#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;
//获取次设备号
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); //status保存用户程序发送的数据
/* 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__);
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");
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
ledtest.c，测试程序，应用程序
#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;
}
makefile：
# 1. 使用不同的开发板内核时, 一定要修改KERN_DIR
# 2. KERN_DIR中的内核要事先配置、编译, 为了能编译内核, 要先设置下列环境变量:
# 2.1 ARCH, 比如: export ARCH=arm64
# 2.2 CROSS_COMPILE, 比如: export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
# 2.3 PATH, 比如: export PATH=$PATH:/home/book/100ask_roc-rk3399-pc/ToolChain-6.3.1/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin
# 注意: 不同的开发板不同的编译器上述3个环境变量不一定相同,
# 请参考各开发板的高级用户使用手册
KERN_DIR = /home/book/100ask_roc-rk3399-pc/linux-4.4
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
$(CROSS_COMPILE)gcc -o ledtest ledtest.c
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
rm -rf modules.order
rm -f ledtest
# 参考内核源码drivers/char/ipmi/Makefile
# 要想把a.c, b.c编译成ab.ko, 可以这样指定:
# ab-y := a.o b.o
# obj-m += ab.o
# leddrv.c board_demo.c 编译成 100ask.ko
100ask_led-y := leddrv.o chip_demo_gpio.o board_A_led.o
obj-m += 100ask_led.o
- 编译成功(生成100ask_led.ko文件)后，继续再目录中将
.ko文件和测试程序拷贝到网络文件系统中，
cp 100ask_led.ko ledtest /home/book/nfs_rootfs/
- 启动开发板，将虚拟机中ubuntu系统的网络文件系统目录挂载到开发板上：
mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.3.54:/home/book/nfs_rootfs /mnt
- 装载驱动程序，在 /mnt 目录下：
insmod 100ask_led.ko #执行此命令后，会执行对应的 init 函数
- 查看是否有该驱动程序，在 /mnt 目录下：
cat /proc/devices
- 查看内核中加载的驱动程序，在 /mnt 目录下：
lsmod
lsmod | grep 100ask_led
- 查看是否有主设备节点，在 /mnt 目录下：
ls /dev/100ask_led-l
- 执行测试程序，在 /mnt 目录下：
./ledtest /dev/100ask_led on
- 卸载驱动程序，在 /mnt 目录下：
rmmod 100ask_led #执行此命令后，会执行对应的 exit 函数
- 查看打印信息，在 /mnt 目录下：
dmesg
