基于树莓派Raspberry: 字符设备内核驱动程序框架编写[转]

2015-11-17 · Raspberry Pi · Technology

之前写了一篇移植2.4寸TFT驱动到树莓派的文章,那篇博文中的驱动代码是国外大牛写的,看了一下,还是有很多地方没理解,是得好好再学习一下内核驱动的编写,这里就从字符设备驱动开始,采用最简单的LED驱动来建立内核驱动移植的驱动框架.

个人原创,转载请注明原文出处:

http://blog.csdn.net/embbnux/article/details/17712547

参考文章:

http://blog.csdn.net/hcx25909/article/details/16860725

内核驱动与普通单片机模块驱动的差别就是在于,写内核驱动的时候,要提供内核调用的接口,使内核能找到相应的驱动入口,用户通过告诉内核要干嘛,内核再去调用那个驱动,驱动的最底层和单片机模块是一样的,同样是对GPIO的操作,配置输入输出,以及某些特殊的寄存器. LED的点亮就是对GPIO的操作 .

对于ARM的GPIO调用需要通过IO映射的方法,要操作内存上对应的地址.

对于bcm2708上的io对应关系,可以查看bcm2835的手册,和stm32基本上是一样的,因为同为ARM体系:

我参考的那博客讲这个比较清楚,可以参考下,由于树莓派的内核以及很好的提供了GPIO调用的接口,即把内存操作封装了很好,这里就不像那篇博客那样再自己写函数通过内存操作来进行GPIO操作,觉得有点麻烦,但是对于学好底层很有用.

一首先上个驱动程序

这里直接把该程序添加到内核的源码目录里面,也可在自己的目录下,但是要写Makefile.

在/drivers/char/新建rasp_led.c,内核中的kconfig文件和makefile文件,参照前一篇文章

led.c:

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二源码框架分析

我们首先从内核模块的入口,module_init(pi_led_init)这个函数看起,可以看出初始化后调用pi_led_init这个函数.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 //内核加载后的初始化函数. static int __init pi_led_init(void) { ``struct device *dev; ``int major; //自动分配主设备号 ``major = alloc_chrdev_region(&pi_led_devno,``0``,``1``,DRIVER_NAME); ``//register_chrdev 注册字符设备使系统知道有LED这个模块在. ``cdev_init(&pi_led_class_dev, &pi_led_dev_fops); ``major = cdev_add(&pi_led_class_dev,pi_led_devno,``1``); ``//注册class ``pi_led_class = class_create(THIS_MODULE,DRIVER_NAME); ``dev = device_create(pi_led_class ,NULL,pi_led_devno,NULL,DRIVER_NAME); ``gpiochip = gpiochip_find(``"bcm2708_gpio"``, is_right_chip); ``gpiochip->direction_output(gpiochip, led_pin, ``1``); ``gpiochip->set(gpiochip, led_pin, ``0``); ``printk(``"pi led init ok!\n"``); ``return ``0``; }

初始化时首先分配给这个函数设备号,注册该设备,通过class注册使能够在/dev/目录下自动生成相应的设备文件,用户通过操作这个文件,来告诉内核怎么做.

由于是字符设备,所以对该文件的操作通过open,write,ioctl等函数,所以要把这个函数和底层的操作函数对应起来,这就要用到file_operation这个结构体,来声明:

1 2 3 4 5 6 7 8	`//file_operations使系统的open,ioctl等函数指针指向我们所写的led_open等函数,` `//这样系统才能够调用` `static` `struct file_operations pi_led_dev_fops = {` ``.owner =THIS_MODULE, ``.open =pi_led_open, ``.unlocked_ioctl = pi_led_ioctl, ``.release = pi_led_release, `};`

这里就让open函数对应到pi_led_open函数,ioctl函数对应到pi_led_ioctl函数;

然后我们就只需要编写相应的pi_led_open以及pi_led_ioctl;这些函数里面的操作就是最底层的GPIO操作,和单片机是一样的.

三 GPIO操作

内核里面的GPIO操作函数,被定义在#include <linux/gpio.h>,这个头文件里面,树莓派官方做好了树莓派的GPIO在内核里面的注册,所以调用gpio.h里面的函数即可进行树莓派的GPIO操作.

1	gpiochip = gpiochip_find(``"bcm2708_gpio"``, is_right_chip);

通过上面这个函数把内核的GPIO操作和BCM2708的GPIO操作关联起来;

bcm2708的操作可以查看/arch/arm/mach-bcm2708/bcm2708_gpio.c文件,具体也是对内存地址的操作:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 #def``ine GPIOFSEL(x) (``0``x``00``+(x)*``4``) #def``ine GPIOSET(x) (``0``x``1``c+(x)*``4``) #def``ine GPIOCLR(x) (``0``x``28``+(x)*``4``) #def``ine GPIOLEV(x) (``0``x``34``+(x)*``4``) #def``ine GPIOEDS(x) (``0``x``40``+(x)*``4``) #def``ine GPIOREN(x) (``0``x``4``c+(x)*``4``) #def``ine GPIOFEN(x) (``0``x``58``+(x)*``4``) #def``ine GPIOHEN(x) (``0``x``64``+(x)*``4``) #def``ine GPIOLEN(x) (``0``x``70``+(x)*``4``) #def``ine GPIOAREN(x) (``0``x``7``c+(x)*``4``) #def``ine GPIOAFEN(x) (``0``x``88``+(x)*``4``) #def``ine GPIOUD(x) (``0``x``94``+(x)*``4``) #def``ine GPIOUDCLK(x) (``0``x``98``+(x)*``4``)

这里定义的就是相应的GPIO寄存器的地址.

四测试程序

ssh进入树莓派,在主目录下新建led.c

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