Linuxドライバー開発研究ノート[2]：デバイスノード用のLEDドライバーを自動的に作成する

目次

1.デバイス番号の登録とキャンセル

2.キャラクターデバイスを追加および削除します

3、デバイスノードを自動的に作成します

4、プログラムの作成とテスト

---

 

1.デバイス番号の登録とキャンセル

1.以下の機能を使用して文字デバイスを登録および登録解除する場合、多くのセカンダリデバイス番号が無駄になり、メジャーデバイス番号を手動で指定する必要があります。また、modprobeを使用してドライバーをロードする場合は、コマンドmknodを使用して/ devディレクトリにデバイスを手動で作成する必要もあります。ノード

int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,const struct file_operations *fops) 
void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name)

2.デバイス番号が指定されていない場合は、以下の機能を使用してデバイス番号を申請してください。

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)

デバイスのメジャーデバイス番号とマイナーデバイス番号が指定されている場合は、以下の機能を使用してデバイス番号を登録してください。

int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)

キャラクターデバイスの登録を解除した後、デバイス番号を解放する必要があります。alloc_chrdev_region関数またはregister_chrdev_region関数を介して適用されたデバイス番号であるかどうかに関係なく、次の解放関数が一律に使用されます。

void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)

2.キャラクターデバイスを追加および削除します

Linuxでは、include / linux / cdev.h / cdev構造を使用して文字デバイスを表します

（1）キャラクターデバイスを初期化する

cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);

（2）Linuxカーネルにキャラクターデバイスを追加します

int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);

（3）キャラクターデバイスを削除する

void cdev_del(struct cdev *);

3、デバイスノードを自動的に作成します

それ以降、cdev_addを使用してカーネルに文字デバイスを追加した後も、mknodを使用して/ devディレクトリに対応するデバイスノードを手動で追加する必要があります。これは実際のプロジェクト開発では非現実的です。文字デバイスを追加した後、自動的に追加する必要があります。対応するデバイスノードを作成します。ここではudevメカニズムが使用されます。

udevはユーザープログラムです。Linuxでは、udevはデバイスファイルの作成と削除に使用されます。udevはシステム内のハードウェアデバイスのステータスを検出し、システム内のハードウェアデバイスのステータスに従ってデバイスファイルを作成または削除できます。たとえば、modprobeコマンドでドライバモジュールを正常にロードした後、対応するデバイスノードファイルが/ devディレクトリに自動的に作成され、rmmodコマンドでドライバモジュールをアンインストールした後、/ devディレクトリのデバイスノードファイルが削除されます。busyboxを使用してルートファイルシステムを構築する場合、busyboxはudev、mdevの簡略版を作成するため、組み込みLinuxではmdevを使用してデバイスノードファイルの自動作成と削除を実現し、Linuxシステムのホットプラグイベントもmdevによって制御されます。管理、/ etc / init.d / rcSファイル内の次のステートメント

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug

実装プロセス：

1.クラスを作成および破棄します

struct class *class_create (struct module *owner, const char *name); 
void class_destroy(struct class *cls);

2.デバイスを作成および削除します

struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...); 
void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

4、プログラムの作成とテスト

最初のステップ：ドライバーの作成

#include <linux/types.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/errno.h> 
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/mach/map.h>

#define NEWCHARLED_MAJOR 200
#define NEWCHARLED_NAME  "newcharled"

#define LEDOFF 0
#define LEDON  1

/*寄存器物理地址*/
#define CCM_CCGR1_BASE          (0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE  (0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE  (0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE           (0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE         (0X0209C004)
/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;

struct newcharled_dev
{
    struct cdev cdev;   /*字符设备*/
    struct class *class;/*类*/
    struct device *device;/*设备*/

    dev_t devid;        /*设备号*/
    int major;          /*主设备号*/
    int minor;          /*次设备号*/
};

struct newcharled_dev   newcharled;

/*
 * @description		: LED打开/关闭
 * @param - sta 	: LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
 * @return 			: 无
 */
void newcharled_switch(u8 sta)
{
	u32 val = 0;
    
	if(sta == LEDON) 
    {
		val = readl(GPIO1_DR);
		val &= ~(1 << 3);	
		writel(val, GPIO1_DR);
	}
    else if(sta == LEDOFF) 
    {
		val = readl(GPIO1_DR);
		val|= (1 << 3);	
		writel(val, GPIO1_DR);
	}	
}

static int newcharled_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
	u32 val = 0;

    file->private_data = &newcharled;

    /*初始化led，不能直接操作物理地址，需要地址重映射*/
    /*1、寄存器地址映射*/
    IMX6U_CCM_CCGR1   = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);
    SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);
    SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);
    GPIO1_DR          = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);
    GPIO1_GDIR        = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);

    	/* 2、使能GPIO1时钟 */
	val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
	val &= ~(3 << 26);	/* 清楚以前的设置 */
	val |= (3 << 26);	/* 设置新值 */
	writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);

	/* 3、设置GPIO1_IO03的复用功能，将其复用为
	 *    GPIO1_IO03，最后设置IO属性。
	 */
	writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
	
	/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03设置IO属性
	 *bit 16:0 HYS关闭
	 *bit [15:14]: 00 默认下拉
     *bit [13]: 0 kepper功能
     *bit [12]: 1 pull/keeper使能
     *bit [11]: 0 关闭开路输出
     *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
     *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
     *bit [0]: 0 低转换率
	 */
	writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);

	/* 4、设置GPIO1_IO03为输出功能 */
	val = readl(GPIO1_GDIR);
	val &= ~(1 << 3);	/* 清除以前的设置 */
	val |= (1 << 3);	/* 设置为输出 */
	writel(val, GPIO1_GDIR);

	/* 5、默认关闭LED */
	val = readl(GPIO1_DR);
	val |= (1 << 3);	
	writel(val, GPIO1_DR);

    return 0;
}

static int newcharled_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
    /* 取消映射 */
	iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
	iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
	iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
	iounmap(GPIO1_DR);
	iounmap(GPIO1_GDIR);

    return 0;
}

static ssize_t newcharled_read(struct file *file, char __user *buf, 
        size_t count, loff_t *offset)
{
    int ret = 0;

    return ret;
}

static ssize_t newcharled_write(struct file *file, const char __user *buf,
		size_t count, loff_t *offset)
{
    int ret = 0;
    u8 data[1], ledsta;

    ret = copy_from_user(data, buf, count);
    if (ret < 0){
        printk("kernel write failed!\r\n");
        return -EFAULT;
    }

    ledsta = data[0];
    if (ledsta == LEDOFF || ledsta == LEDON)
        newcharled_switch(ledsta);
    else
        printk("led para error\r\n");
    
    return ret;
}

static const struct file_operations newcharled_fops = 
{
    .owner   = THIS_MODULE,
    .open    = newcharled_open,
    .release = newcharled_release,
    .read    = newcharled_read,
    .write   = newcharled_write,
};

static int __init newchar_led_init(void)
{
    int ret = 0;

    /*1、创建设备号*/
    if (newcharled.major){ /*指定了设备号*/
        newcharled.devid = MKDEV(newcharled.major, 0);
        ret = register_chrdev_region(newcharled.devid, 1, NEWCHARLED_NAME);
    }
    else{ /*没有指定设备号*/
        ret = alloc_chrdev_region(&newcharled.devid, 0, 1, NEWCHARLED_NAME);
        newcharled.major = MAJOR(newcharled.devid);
        newcharled.minor = MINOR(newcharled.devid);
    }

    if (ret < 0){
        printk("newcharled chrdev_region failed\r\n");
        return -1;
    }

    printk("newcharled major = %d, minor = %d\r\n", newcharled.major, newcharled.minor);
    
    /*2、初始化字符设备cdev*/
    newcharled.cdev.owner = THIS_MODULE;
    cdev_init(&newcharled.cdev, &newcharled_fops);

    /*3、向linux内核添加一个字符设备*/
    cdev_add(&newcharled.cdev, newcharled.devid, 1);

    /*4、自动创建设备节点 -- 创建类*/
    newcharled.class = class_create (THIS_MODULE, NEWCHARLED_NAME);
    if (IS_ERR(newcharled.class)){
        return PTR_ERR(newcharled.class);
    }
    /*-- 创建设备*/
    newcharled.device = device_create(newcharled.class, 
                                      NULL, 
                                      newcharled.devid, 
                                      NULL, 
                                      NEWCHARLED_NAME);
    if (IS_ERR(newcharled.device)){
        return PTR_ERR(newcharled.device);
    }

    return 0;
}

static void __exit newchar_led_exit(void)
{
    /*删除字符设备*/
    cdev_del(&newcharled.cdev);

    /*注销设备号*/
    unregister_chrdev_region(newcharled.devid, 1);

    /*注销设备*/
    device_destroy(newcharled.class, newcharled.devid);
    /*注销类*/
    class_destroy(newcharled.class);

    printk("newcharled_exit\r\n");
}

/*注册驱动和卸载驱动*/
module_init(newchar_led_init);
module_exit(newchar_led_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("denghengli");

ステップ2：ドライバーをコンパイルし、ドライバーモジュールをルートファイルシステムにコピーします

make //编译成newcharled.ko
sudo cp gpioled.ko /home/denghengli/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/

3番目のステップ：linuxを起動し、ドライバーモジュールをロードします