20150313 驱动模块分离概念
2015-03-13 Lover雪儿
还记得以前刚开始学习编写程序的时候，无论再多的代码，再多的功能都是使劲的往同一个.C文件中塞，最后导致的直接结果就是，代码多，功能复杂，严重的妨碍了我们代码可移植性甚至良好的阅读性，接下来，我们开始来学习将一个驱动程序进行拆分，根据各种代码的性质或者功能来写入不同的.C文件中，此处，我们来尝试使用平台设备来实现IMX257蜂鸣器的驱动分离代码。
前面我们实现了beep驱动,博客地址http://www.cnblogs.com/lihaiyan/p/4298105.html
在本实验中,我们根据beep的性质，分为设备，驱动两个模块分别编写驱动程序，在设备的.C文件中，负责定义驱动的设备IO地址等可变的信息，而在驱动的.C文件中负责统一的内存地址IOREMAP映射，注册设备等不变的代码。这样，当我们程序要修改时，比如说如果我们要将beep修改为led的话，那么就只需要将设备的.C文件中的地址修改过来就可以了，大大的增强了代码的可移植性。
接下来，我么开始步入正题：
一、设备beep_dev.c的实现
1.定义平台设备结构体
如图所示，在平台设备结构体，需要注意两个地方，
第一个是.name，它是用于保存在设备链中，利用它在驱动链中进行匹配，找到相应的驱动程序。
第二个是.resources，它是一个资源结构体，用于保存我们IMX257板子的内存IO地址，当我们要更改硬件是，只需要修改资源结构体中的数据即可。简单的说，资源结构体主要的功能就是传递参数，将板子的内存地址传入beep_drv.c中，beep_drv.c只要通过platform_get_resource函数即可得到资源中保存的数据。
2.定义资源结构体
如图所示：
在资源结构体数组中，
数组0中存储了IMX257的IOMUX的基地址
数组1中存储了IMX257的GPIO1的基地址，此处我们的beep为GPIO1_26
数组2中存储了IMX257的beep在GPIO1地址的偏移
在beep_drv.c将这些数据获取，然后分别ioremap进行地址映射
3.接下来就是在分别在入口函数中申请平台设备，在出口函数中注销平台设备
总结一下，可以发现我们的设备beep_dev.C文件中只做了一件事，那就是保存IMX257的地址，所以，如果我们以后要移植 驱动程序的话，只需要修改地址就够了。当然，蜂鸣器有点简单，在以后的程序可能就没这么简单了，不过总体的框架都是这样，实现了驱动模块分离。
二、驱动beep_drv.c的实现
1.平台驱动支持
和上面差不多，此处我们先实现一个平台驱动的支持，也就是
①定义平台驱动结构体
②在入口函数中注册平台驱动
③在出口函数中卸载平台驱动
此处就不再详细将这个，见下图：
2.平台驱动探测函数probe实现
接下来，重点来了，我们此处驱动程序的核心就是在probe这个函数。
当我们的驱动和设备匹配成功之后，就会调用probe函数，在此函数中可以干任何我们想干的事。
所以，我们呢，就利用此函数完成我们的硬件设备初始化的工作。
①得到前面设备beep_dev.c文件中的资源结构体的资源
②将前面的资源中的地址，通过ioremap函数分别映射地址
③注册字符设备驱动，创建类，然后再类下面创建设备节点
如下图所示：
3.平台驱动释放函数remove实现
在remove函数中，自然就是将前面我们映射的地址取消映射，卸载字符设备驱动程序
如图所示：
4.实现file_opration结构体
前面注册字符设备时，需要一个file_operation结构体，用于制定读写函数，如下图所示：
5.实现打开函数beep_open
前面，我们的probe函数中已经实现了IO地址的映射，以及设备号的自动申请，自动创建设备节点。但是，单独只有这些是还不够的，由于我们IMX257芯片的IO引脚为复用IO，总共有七中模式，要想实现特定的功能，必须还得对IO引脚进行配置，
所以，我们此处，在打开函数中实现引脚的配置。
①配置GPIO引脚为模式5
②配置GPIO引脚为上拉模式，电压1.8v，CMOS输出
③配置蜂鸣器的GPIO1_26为输出模式
④将蜂鸣器引脚电平清零。
经过前面几步，我们就实现了IMX257引脚的正确配置。
如下图所示：
6.实现写函数beep_write
通过前面的额正确配置GPIO，我们就已经可以正确的使用beep了，接下来，我们通过写函数来将我们的数据传入内核，从而相应的控制蜂鸣器的正确鸣叫与停止。
三 、应用程序beep_test.c的实现
在测试程序中，我们只需要实现以下几步
①打开设备
②判断用户输入的命令
③根据用户的命令来相应的控制
当我们用户输入
./beep_test on 蜂鸣器响
./beep_test off 蜂鸣器地址响
./beep_test on_off 鸣器响5声
四、驱动测试：
imx257板子上加载，如图所示：
移除驱动：
附 设备 beep_dev.c 程序：
1 #include<linux/module.h>
2 #include<linux/init.h>
3 #include<linux/types.h>
4 #include<linux/fs.h>
5 #include<asm/system.h>
6 #include<linux/device.h>
7 #include<linux/platform_device.h>
8
9 #define DRIVER_NAME "beep_dev"
10 #define DEVICE_NAME "beep_dev"
11 #define IORESOURCE_IOMUX_BASE 0x00000200
12 #define IORESOURCE_GPIO1_BASE 0x00000400
13 #define IORESOURCE_BEEP_BIT 0x00000800
14
15
16 /* 定义资源结构体 */
17 static struct resource beep_resource[] = {
18 [0] = {
19 .start = 0x43FAC000,//IOMUX基地址
20 .end = 0x43FAC000 + 0xFFF,
21 .flags = IORESOURCE_IOMUX_BASE,
22 },
23 [1] = {
24 .start = 0x53FCC000,//GPIO1基地址
25 .end = 0x53FCC000 + 0xFFF,
26 .flags = IORESOURCE_GPIO1_BASE,
27 },
28 [2] = {
29 .start = 26, //beep为GPIO1_26
30 .end = 26,
31 .flags = IORESOURCE_BEEP_BIT,
32 },
33 };
34
35 static void beep_release(struct device *dev){
36
37 }
38
39 /*分配/设置/注册一个platform_device 结构体*/
40 static struct platform_device beep_dev = {
41 .name = DEVICE_NAME,
42 .id = -1,
43 .num_resources = ARRAY_SIZE(beep_resource),
44 .resource = beep_resource,
45 .dev = {
46 .release = beep_release,
47 },
48 };
49
50 //入口函数
51 static int beep_dev_init(void){
52 //注册一个平台设备
53 platform_device_register(&beep_dev);
54 return 0;
55 }
56
57 //出口函数
58 static void beep_dev_exit(void){
59 platform_device_unregister(&beep_dev);
60 }
61
62 module_init(beep_dev_init);
63 module_exit(beep_dev_exit);
64
65 MODULE_AUTHOR("Lover雪儿");
66 MODULE_VERSION("0.1.0");
67 MODULE_LICENSE("GPL");
beep_dev.c
附 驱动 beep_drv.c 程序：
1 #include<linux/module.h>
2 #include<linux/init.h>
3 #include<linux/types.h>
4 #include<linux/fs.h>
5 #include<asm/system.h>
6 #include<linux/platform_device.h>
7 #include<linux/io.h>
8 #include<linux/device.h>
9 #include<linux/uaccess.h>
10
11 #define DRIVER_NAME "beep_dev"
12 #define DEVICE_NAME "beep_dev"
13
14 #define IORESOURCE_IOMUX_BASE 0x00000200
15 #define IORESOURCE_GPIO1_BASE 0x00000400
16 #define IORESOURCE_BEEP_BIT 0x00000800
17
18 static int major; //主设备号
19 static struct class *beep_class;//创建类，在类下面创建设备
20 //定义寄存器
21 static unsigned long base_iomux; //iomux基址 0X 43FA C000 - 0X 43FA FFFF
22 static unsigned long base_gpio1; //gpio3 0X 53FC C000 - 0X 53FC FFFF
23 #define MUX_CTL (*(volatile unsigned long *)(base_iomux + 0x011c))// MUX_CTL模式选择 配置寄存器
24 #define PAD_CTL (*(volatile unsigned long *)(base_iomux + 0x0314))// PAD_CTL GPIO常用功能设置
25 #define DR_GPIO1 (*(volatile unsigned long *)(base_gpio1 + 0x0000))// GPIO DR 数据寄存器 DR
26 #define GDIR_GPIO1 (*(volatile unsigned long *)(base_gpio1 + 0x0004))// GPIO GDIR 方向控制寄存器 GDIR
27 static int beep_pin;//引脚的偏移
28
29
30 static int beep_open(struct inode *inode, struct file *file)
31 {
32 printk("<0>function open!\n\n");
33 //引脚配置
34 //MUX_CTL
35 MUX_CTL &= ~(0x07 << 0);
36 MUX_CTL |= (0X05 << 0); //设置为ALT5 GPIO1_26 BEEP
37 //PAD_CTL
38 PAD_CTL &= ~(0x01<<13 | 0x01<<3 | 0x03<<1 | 0x01<<0); //1.8v 不需要上拉下拉 CMOS输出 slew rate
39 //GDIR_GPIO1 配置为输出模式
40 GDIR_GPIO1 &= ~(0x01 << beep_pin);
41 GDIR_GPIO1 |= (0x01 << beep_pin); //配置为输出模式
42
43 //DR_GPIO1 配置为输出0 点亮ERR_LED
44 DR_GPIO1 &= ~(0x01 << beep_pin); //将GPIO1_26清零
45
46 return 0;
47 }
48 static ssize_t beep_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)
49 {
50 int val;
51 printk("<0>function write!\n\n");
52 if(copy_from_user(&val,buf,count))
53 printk("<0>copy_from_user error!\n");
54 if(val == 1){ //响蜂鸣器
55 DR_GPIO1 |= (0x01 << beep_pin); //将GPIO1_26置1
56 }else{ //停蜂鸣器
57 DR_GPIO1 &= ~(0x01 << beep_pin); //将GPIO1_26清零
58 }
59 return count;
60 }
61
62 //构造file_operation结构体
63 static struct file_operations beep_fops = {
64 .owner = THIS_MODULE, /*宏*/
65 .open = beep_open,
66 .write = beep_write,
67 };
68
69
70
71 //探测函数
72 static int beep_probe(struct platform_device *pdev){
73 struct resource *res;
74 printk("<0> beep_probe,found beep\n\n");
75 /* 根据platform的资源进行ioremap */
76 //获取资源 IOMUX 的地址
77 res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_IOMUX_BASE,0);
78 //映射IOMUX的内存地址
79 base_iomux = (unsigned long)ioremap(res->start,res->end - res->start);
80
81 //获取资源 GPIO1 的地址
82 res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_GPIO1_BASE,0);
83 //映射GP1IO1的内存地址
84 base_gpio1 = (unsigned long)ioremap(res->start,res->end - res->start);
85
86 //获取资源 LED灯 的偏移地址
87 res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_BEEP_BIT,0);
88 beep_pin = res->start;
89
90
91 /* 注册字符设备驱动程序 */
92 major = register_chrdev(0,DEVICE_NAME,&beep_fops);
93 //创建类，然后再类下面创建设备节点
94 beep_class = class_create(THIS_MODULE,DEVICE_NAME);
95 device_create(beep_class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,DEVICE_NAME);//dev/beep_dev
96
97 return 0;
98 }
99
100 static int beep_remove(struct platform_device *pdev){
101 printk("<0> beep_remove, remove beep\n\n");
102 //删除类
103 device_destroy(beep_class,MKDEV(major,0));
104 class_destroy(beep_class);
105 /* 卸载字符设备驱动程序 */
106 unregister_chrdev(major,DEVICE_NAME); /* iounmap */
107 //解除地址映射
108 iounmap((void __iomem *)base_iomux);
109 iounmap((void __iomem *)base_gpio1);
110 return 0;
111 }
112
113 //定义一个平台驱动结构体
114 struct platform_driver beep_drv = {
115 .probe = beep_probe,
116 .remove = beep_remove,
117 .driver = {
118 .name = DRIVER_NAME,
119 }
120 };
121
122
123 static int beep_drv_init(void){
124 platform_driver_register(&beep_drv);
125 return 0;
126 }
127
128 static void beep_drv_exit(void){
129 platform_driver_unregister(&beep_drv);
130 }
131
132 module_init(beep_drv_init);
133 module_exit(beep_drv_exit);
134
135 MODULE_AUTHOR("Lover雪儿");
136 MODULE_VERSION("0.1.0");
137 MODULE_LICENSE("GPL");
beep_drv.c
附 应用程序 beep_test.c 程序：
1 #include <sys/types.h>
2 #include <sys/stat.h>
3 #include <fcntl.h>
4 #include <stdio.h>
5
6 /* beep_test on
7 * beep_test off
8 */
9 int main(int argc, char **argv)
10 {
11 int fd;
12 int i = 0;
13 int val = 1;
14 fd = open("/dev/beep_dev", O_RDWR);
15 if (fd < 0){
16 printf("can‘t open!\n");
17 }
18 if (argc != 2){
19 printf("Usage :\n");
20 printf("%s <on|off|on_off>\n", argv[0]);
21 return 0;
22 }
23 if (strcmp(argv[1], "on") == 0){
24 val = 1;
25 write(fd, &val, 4);
26 }else if (strcmp(argv[1], "off") == 0){
27 val = 0;
28 write(fd, &val, 4);
29 }else{
30 i=5;
31 while(i--){
32 val = 0;
33 write(fd, &val, 4);
34 val = 1;
35 write(fd, &val, 4);
36 }
37 val = 0;
38 write(fd, &val, 4);
39 }
40 return 0;
41 }
beep_test.c