以led驱动为例,讲解如何写一个字符设备驱动程序。

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1)看原理图

a.确定引脚

b.看芯片手册,确定如何操作引脚

2)写驱动程序

3)写测试程序

最简单的字符设备驱动程序的框架:

App:     open           read          write            ioctl

---------------------------------------------------------------

驱动:  drv_open   drv_read    drv_write      drv_ioctl

----------------------------------------------------------------

硬件:

 

以面向对象的思想构造一个结构体,在这个结构体中填充drv_open、drv_write等这些函数。

a  分配一个file_operations结构体体;

b  设置它:

  .open = led_open

  .write  = led_write

c  注册:告诉内核,就是把file_operations这个结构体放入某个数组里面。可以简单的这样认为,内核中有一个数组,这个数组存放一个又一个的驱动程序,file_operations这个结构体想放在数组哪一项中,就是通过主设备号指定的。这个主设备号可以写0,如果写0的话,会从头开始遍历这个数组,找到一项空的,就把file_operations这个结构体放入。

d  入口函数:   register_chrdev

e  出口函数:   unregister_chrdev

我们提供的这些函数要实现什么样的功能?比如说led_open、led_write等函数实现的功能是什么?

led_open: 把led引脚配置为输出引脚

led_write: 根据app传入的值,设置引脚状态

问:在驱动中如何指定引脚,看原理图可以确定引脚是哪一个,但我如何告诉驱动程序呢?有三种方法可供选择。

1)传统写法。

在驱动代码中写死

2)总线设备驱动模型

把驱动一分为二。led_drv.c    led_dev.c

3)使用设备树指明引脚。

此时驱动程序也是分为两部分,一部分是led_drv.c   另一部分是设备树,比如说jz2440.dts。

注意:无论是传统方法、总线设备驱动模型法、设备树法驱动的核心都是一样的,都是分配、设置、注册一个file_operations结构体,唯一的差别就是在于如何指定这些引脚。

驱动写法核心不变,差别在于如何指定硬件资源。

以上三种驱动写法有什么优缺点呢?

假设有这样的一个场景:

公司里使用同一款芯片做了两个产品,一个是tv,一个是camera。

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如何写驱动程序?

1)传统写法:

led_drv.c

分配一个file_opreation结构体

设置

  .open = led_open------配置pin1为输出引脚

  .write =led_write------根据app传入的值,设置pin1状态

注册

入口

出口

现在在第二块板子上写驱动程序,可以将led_drv.c的驱动程序复制过来,然后在此基础上修改。把原来的pin1改成pin2.

优点:简单

缺点:不易扩展,大量重复的代码

对于这种现象有没有办法改进呢?答案是肯定的。在我们这个场景里面,这两个设备使用同一个主芯片,引脚的操作是类似的。可以将这些引脚抽出来,通过其他方法来指定。由此引入总线设备驱动模型

2)总线设备驱动模型

将驱动分为两部分。一部分是led_dev.c, 一部分是led_drv.c

一部分是led_dev.c(指定资源)-------------------------对应tv

  ----分配、设置、注册一个platform_device。里面会有各种资源指定引脚,比如说:

    .resource 指明引脚  pin1

               .name 

 

一部分是led_dev.c(指定资源)-------------------------对应camera

  ----分配、设置、注册一个platform_device。里面会有各种资源指定引脚,比如说:

    .resource 指明引脚  pin2

    .name

tv的led_dev.c和camera的led_dev.c对应同一个led_drv.c

 

 一部分是led_drv.c(分配、设置、注册一个platform_drv结构体,这个结构体中有probe、.driver{  .name }) 。

当内核发现有一个平台device和平台driver的名字相同时,probe函数就会被调用。probe函数里面会做什么事情呢?

分配一个file_opreation结构体

设置

  .open = led_open------在这个地方不会将引脚写死了,配置平台设备中指定的引脚

  .write =led_write------根据app传入的值,设置平台设备指定的引脚状态

注册

入口

出口

 

对于tv和camera,他们的led_drv.c保持不变,唯一需要修改的是led_dev.c中的资源。在TV中资源指定是pin1,在camera中资源指定是pin2。这样的驱动程序很容易扩展,只需要修改资源即可。那么缺点是什么呢?现在有两个版本的硬件,就需要有两个platform_device,如果继续增加的话,就需要更多的platform_device,里面就会存在很多冗余的代码,并且这些代码是以.c文件存在的,充斥着大量的污染,linux创始人说这样的代码存在就是垃圾。继续改进,从而设备树就登场了。

 

3)设备树

总线设备驱动模型的缺点在于通过这些.c文件来指定这些资源,使用的话需要重新编译。

使用设备树写程序的时候,仍然分为两部分:

led_drv.c

 分配、设置、注册一个platform_driver结构体(同总线设备驱动模型的platform_driver)

通过dts文件来指定资源,内核会根据这个dts文件构造platform_device, 当需要更改单板时,只需重新定义dts文件就可以了。这个文件最终会被编译成一个dtb文件。启动单板时,既要启动内核,也要传入dtb文件。

复杂、无冗余代码