linux2.6.30.4 s3c2440 platform总线 led驱动

1  basic

      在设备驱动程序中经常会见到和platform相关的字段,分布在驱动程序的多个角落,这也是2.6内核中比较重要的一种机制,把它的原理弄懂了,对以后分析驱动程序很有帮助,下面简单介绍一下:    在linux2.6设备模型中,关心总线,设备,驱动这三个实体,总线将设备和驱动绑定,在系统每注册一个设备的时候,会寻找与之匹配的驱动。相反,在系统每注册一个驱动的时候,寻找与之匹配的设备,匹配是由总线来完成的。
    一个现实的Linux 设备和驱动通常都需要挂接在一种总线上,对于本身依附于PCI、USB、I2C、SPI 等的设备而言,这自然不是问题,但是在嵌入式系统里面,SoC 系统中集成的独立的外设控制器、挂接在SoC 内存空间的外设等确不依附于此类总线。基于这一背景,Linux 发明了一种虚拟的总线,称为platform 总线
    SOC系统中集成的独立外设单元(I2C,LCD,SPI,RTC等)都被当作平台设备来处理,而它们本身是字符型设备。
    从Linux2.6内核起,引入一套新的驱动管理和注册机制:platform_device 和 platform_driver 。Linux 中大部分的设备驱动,都可以使用这套机制,设备用 platform_device 表示;驱动用platform_driver 进行注册


     platform模型驱动编程,需要实现platform_device(设备)与platform_driver(驱动)在platform(虚拟总线)上的注册、匹配,相互绑定,然后再做为一个普通的字符设备进行相应的应用,总之如果编写的是基于字符设备的platform驱动,在遵循并实现platform总线上驱动与设备的特定接口的情况下,最核心的还是字符设备的核心结构:cdev、 file_operations(他包含的操作函数接口)、dev_t(设备号)、设备文件(/dev)等,因为用platform机制编写的字符驱动,它的本质是字符驱动。


在一般情况下,2.6内核中已经初始化并挂载了一条platform总线在sysfs文件系统中。那么我们编写platform模型驱动时,需要完成两个工作:1:实现platform驱动 2:实现platform设备,然而在实现这两个工作的过程中还需要实现其他的很多小工作,在后面介绍。platform模型驱动的实现过程核心架构就很简单,如下所示。
platform驱动模型编程总结(基于mini2440平台的LED驱动)

platform驱动模型三个对象:platform总线、platform设备、platform驱动。
platform总线对应的内核结构:struct bus_type-->它包含的最关键的函数:match()
platform设备对应的内核结构:struct platform_device-->注册:platform_device_register(unregiste)
platform驱动对应的内核结构:struct platform_driver-->注册:platform_driver_register(unregiste
)
简单介绍下platform驱动的工作过程:设备(或驱动)注册的时候,都会引发总线调用自己的match函数来寻找目前platform总线是否挂载有与该设备(或驱动)名字匹配的驱动(或设备),如果存在则将双方绑定;如果先注册设备,驱动还没有注册,那么设备在被注册到总线上时,将不会匹配到与自己同名的驱动,然后在驱动注册到总线上时,因为设备已注册,那么总线会立即匹配与绑定这时的同名的设备与驱动,再调用驱动中的probe函数等;如果是驱动先注册,同设备驱动一样先会匹配失败,匹配失败将导致它的probe函数暂不调用,而是要等到设备注册成功并与自己匹配绑定后才会调用。
接下来讲解如下实现platform驱动与设备的详细过程。
实现platform驱动的详细过程

1:定义驱动实例 mini2440_led_platform_driver
static struct platform_driver mini2440_led_platform_driver = {
.probe  = mini2440_led_probe,
.remove = __devexit_p(mini2440_led_remove),
.driver = {
.name = "mini2440_led_platform_device_driver",
.owner = THIS_MODULE,
}
};
2:实现驱动实例成员函数:probe  mini2440_led_probe
probe函数中要实现的功能包括:设备号的申请,字符设备内核对象cdev的定义、初始化、绑定file_operations,注册字符设备内核对象cdev,在/dev下动态创建设备文件。
3:platform模型驱动写字符设备仍要实现字符设备的核心结构file_operations,第一步的cdev要用到
将file_operations结构体中open、write、read等要用到的接口函数实现。
4:实现驱动实例成员函数:remove mini2440_led_remove
remove函数中要实现的功能与probe中的相反,进行相关设备与资源的注销。
【probe与remove函数其实对应前面用非platform机制写驱动的时候所实现的模块加载与卸载函数,而在platform机制中,模块的加载与卸载函数调用的是 设备或驱动的注册函数】
5:实现驱动的加载与卸载函数:
在加载函数中,调用驱动的注册函数,platform_driver_register(...);
在卸载函数中,调用驱动的卸载函数,platform_driver_unregister(...);
实现platform设备的详细过程
platform设备的实现有两种方法:
     1:最笨的一种:直接在内核源代码里面添加相关的资源代码,\arch\arm\mach-s3c2440\mach-mini2440.c
     2:编写设备模块,用insmod命令加载该设备模块到platform总线上。
当然用第二种了,不过这两种方法的原理与要写的代码都是一样的,但是第一种不用自己注册,因为系统初始化的时候会将mach-mini2440.c中struct platform_device *mini2440_devices[] __initdata 设备数组中包含的所有设备注册到总线上。而第二种手动注册,一个字活。
A:定义设备与资源实例
static struct resource mini2440_led_resource[] = {
        [0] = {
                .start = 0x56000010,
                .end   = 0x56000010 + 12,
                .flags = IORESOURCE_MEM
        },
};
static struct platform_device mini2440_platform_device_led = {
        .name           = " mini2440_led_platform_device_driver ",
        .id             = -1,
        .num_resources  = ARRAY_SIZE(mini2440_led_resource),
        .resource       =  mini2440_led_resource ,
        .dev            = {
              .release  = mini2440_led_platform_device_release,
        },
};
B:实现设备的成员函数release  
static void mini2440_led_platform_device_release(struct device * dev)
{
    return ;
}
C:实现设备的加载与卸载函数:
在加载函数中,调用设备的注册函数,platform_device_register(...);
在卸载函数中,调用设备的卸载函数,platform_device_unregister(...);
多个设备的同时注册:platform_add_devices(struct platform_devices **devs,int num);
struct platform_devices **devs设备数组,num包含的设备数目

驱动与设备是否成功注册,我们都可以在/sys/bus/platform/devices (drivers)/下查看


2  device.c

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/platform_device.h>



static void mini2440_led_platform_device_release(struct device * dev)
{
    return ;
}


static struct resource mini2440_led_resource[] = {
        [0] = {
                .start = 0x56000010,
                .end   = 0x56000010 + 12,
                .flags = IORESOURCE_MEM
        },
};



static struct platform_device mini2440_platform_device_led = {
        .name           = "mini2440_led_platform_device_driver",
        .id             = -1,
        .num_resources  = ARRAY_SIZE(mini2440_led_resource),
        .resource       = mini2440_led_resource,
        .dev            = {
              .release  = mini2440_led_platform_device_release,
        },
};


static int __init mini2440_led_platform_device_init(void)
{
    printk("mini2440_led_platform_device add ok!\n");
return platform_device_register(&mini2440_platform_device_led);
}


static void __exit mini2440_led_platform_device_exit(void)
{
    printk("mini2440_led_platform_device remove ok!\n");
platform_device_unregister(&mini2440_platform_device_led);
}
MODULE_AUTHOR("litingting");
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(mini2440_led_platform_device_init);
module_exit(mini2440_led_platform_device_exit);


makefile;
ifneq ($(KERNELRELEASE),)  
    obj-m :=devices.o  
else  
    KERNELDIR :=/home/litingting/gec2440/linux-2.6.30.4
all:  
    make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD)  modules  ARCH=arm  CROSS_COMPILE=arm-linux-  
clean:  
    rm -f *.o *.ko *.mod.o *.mod.c *.symvers modul* *.*~  
 
endif 


3  driver.c

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/platform_device.h>


#define GLOBAL_LED_MAJOR  250

static unsigned int global_led_major = GLOBAL_LED_MAJOR;
static struct cdev *led_cdev = NULL;
static struct class *led_class = NULL;

static volatile unsigned long *gpfcon = NULL;
static volatile unsigned long *gpfdat = NULL;
static volatile unsigned long *gpfup = NULL;



static int mini2440_led_open(struct inode * inode,struct file * file)
{
printk("mini2440_open[kernel_space]\n");
*gpfcon &=~((0x3<<0) | (0x3<<8) |(0x3<<10) |(0x3<<12)|(0x3<<14));
*gpfcon |= (0x1<<0) | (0x1<<8) |(0x1<<10) |(0x1<<12)|(0x1<<14);
return 0;
}


static ssize_t mini2440_led_read(struct file * file,const char __user * in,size_t size,loff_t * off)
{
printk("mini2440_read[kernel_space]\n");
return 0;
}


static ssize_t mini2440_led_write(struct file * file,const char __user * in,size_t size,loff_t * off)
{
    int ret;
char ker_buf;
printk("mini2440_write[kernel_space]\n");
ret = copy_from_user(&ker_buf,in,size);
printk("ker_buf =%d\n",ker_buf);
if(ker_buf)
{

 *gpfdat |= (1 << 5)|(1 << 6)|(1 << 8)|(1 << 7);

}
else
{
*gpfdat |=(0x1<<4)|(0x1<<5)|(0x1<<6)|(0x1<<7);
*gpfdat &= ~(0x1<<0);
}
return 0;
}

struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open  = mini2440_led_open,
.read  = mini2440_led_read,
.write = mini2440_led_write,
};

static int __devinit mini2440_led_probe(struct platform_device *pdev)
{
int ret;

int err;

dev_t devno;

struct resource *pIORESOURCE_MEM;

devno = MKDEV(global_led_major,0);

printk(KERN_ALERT"mini2440_led_probe!\n");

if (devno)
{
ret = register_chrdev_region(devno,1,"mini2440_led_platfor_driver");
}
else
 {
ret = alloc_chrdev_region(&devno,0,1,"mini2440_led_platfor_driver");
global_led_major = MAJOR(devno);
}
if (ret < 0)
  {
  return ret;
  }

led_cdev = cdev_alloc();

cdev_init(led_cdev,&led_fops);

led_cdev->owner = THIS_MODULE;

err = cdev_add(led_cdev,devno,1);

led_class = class_create(THIS_MODULE,"mini2440_led_platfor_driver");

device_create(led_class,NULL,MKDEV(global_led_major,0),NULL,"platfor_driver_for_mini2440_led");

pIORESOURCE_MEM = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,0); //取得资源

gpfcon = ioremap(pIORESOURCE_MEM->start,pIORESOURCE_MEM->end - pIORESOURCE_MEM->start);//地址

gpfdat = gpfcon + 1;

gpfup  = gpfcon + 2;

*gpfdat |=(0x1<<5)|(0x1<<7);
if (err)
 {
   printk(KERN_NOTICE"Error %d adding led_cdev",err);
   return -1;
}
 
else
{
  printk(KERN_NOTICE"platform_driver_for_mini2440_led init ok!\n");
  return 0;
}
}


static int __devexit mini2440_led_remove(struct platform_device *pdev)
{
    printk("mini2440_led_remove!\n");
cdev_del(led_cdev);
iounmap(gpfcon);
unregister_chrdev_region(MKDEV(global_led_major,0),1);
device_destroy(led_class, MKDEV(global_led_major,0));
class_destroy(led_class);
return 0;
}


static struct platform_driver mini2440_led_platform_driver = {
.probe  = mini2440_led_probe,
.remove = __devexit_p(mini2440_led_remove),
.driver = {
.name = "mini2440_led_platform_device_driver",
.owner = THIS_MODULE,
}
};

static int __init mini2440_led_platform_driver_init(void)
{
    printk("platform_driver_for_mini2440_led init\n");
return platform_driver_register(&mini2440_led_platform_driver);
}

static void __exit mini2440_led_platform_driver_exit(void)
{
    printk("platform_driver_for_mini2440_led exit\n");
platform_driver_unregister(&mini2440_led_platform_driver);
}

MODULE_AUTHOR("litingting");
MODULE_LICENSE("GPL");
module_param(global_led_major,int,S_IRUGO);
module_init(mini2440_led_platform_driver_init);
module_exit(mini2440_led_platform_driver_exit);


makefile:
ifneq ($(KERNELRELEASE),)  
    obj-m :=driver.o  
else  
    KERNELDIR :=/home/litingting/gec2440/linux-2.6.30.4
all:  
    make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD)  modules  ARCH=arm  CROSS_COMPILE=arm-linux-  
clean:  
    rm -f *.o *.ko *.mod.o *.mod.c *.symvers modul* *.*~  
 
endif 


4 测试程序 test.c

#include<stdint.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<linux/input.h>
#include<unistd.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
  int fd, no;
  fd = open("/dev/platfor_driver_for_mini2440_led", O_RDWR);
  if(fd<0)
    {
      printf("can not open file.\n");
      return -1;
    }

 write(fd, "1", 1);       //   write(fd,buff,sizeof(buff));//写数据
 close(fd);
 return 0;
}

 

makefile:

all:test
    arm-linux-gcc -static -o  test test.c
clean:
    rm test







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