misc类设备与蜂鸣器驱动

以下内容源于朱有鹏《物联网大讲堂》课程的学习，如有侵权，请告知删除。

一、板载蜂鸣器驱动测试

1、驱动部分

（1）九鼎移植内核已经提供了蜂鸣器驱动源码，但如何查找是否已经有驱动文件？

• 法一，在源码文件集合中搜索关键字buzzer，x210-buzzer……
• 法二，make menuconfig，然后查找关键字buzzer，知道路径……

（2）是否被编译？

• 取决于Makefile文件中的宏：obj-$(CONFIG_X210_BUZZER_DRIVER) += x210-buzzer.o；
• 而宏又取决于Kconfig文件中的项目（X210_BUZZER_DRIVER）是否显示“y”；
• 而Kconfig文件中的项目是否显示“y”，是通过make menuconfig来配置的（路径和源码文件的路径基本一致的）。

（3）bug排查

• 修改Makefile中的宏名（将CONFIG_BUZZER_DRIVER改为CONFIG_X210_BUZZER_DRIVER，因为Makefile中的要和Kconfig中的对应（make menuconfig是以Kconfig的为准的，配置后可以在.config文件中看到CONFIG_X210_BUZZER_DRIVER是“y”），最终可以在系统中看到/dev/buzzer。

2、应用部分

（1）应用编写

• 先查看自己编写的驱动文件x210_buzzer.c，看都有哪些操作：打开文件+ioctl；然后针对地编写应用。

#include <linux/module.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/init.h>#include <linux/delay.h>#include <linux/poll.h>#include <asm/irq.h>#include <asm/io.h>#include <linux/interrupt.h>#include <asm/uaccess.h>#include <mach/hardware.h>#include <plat/regs-timer.h>#include <mach/regs-irq.h>#include <asm/mach/time.h>#include <linux/clk.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/device.h>#include <linux/miscdevice.h>#include <linux/gpio.h>#include <plat/gpio-cfg.h>//#include <plat/regs-clock.h>//#include <plat/regs-gpio.h>//#include <plat/gpio-bank-e.h>//#include <plat/gpio-bank-f.h>//#include <plat/gpio-bank-k.h>#define DEVICE_NAME     "buzzer"#define PWM_IOCTL_SET_FREQ1#define PWM_IOCTL_STOP0static struct semaphore lock;// TCFG0在Uboot中设置，这里不再重复设置// Timer0输入频率Finput=pclk/(prescaler1+1)/MUX1//                     =66M/16/16// TCFG0 = tcnt = (pclk/16/16)/freq;// PWM0输出频率Foutput =Finput/TCFG0= freqstatic void PWM_Set_Freq( unsigned long freq ){unsigned long tcon;unsigned long tcnt;unsigned long tcfg1;struct clk *clk_p;unsigned long pclk;//unsigned tmp;//设置GPD0_2为PWM输出s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPD0(2), S3C_GPIO_SFN(2));tcon = __raw_readl(S3C2410_TCON);tcfg1 = __raw_readl(S3C2410_TCFG1);//mux = 1/16tcfg1 &= ~(0xf<<8);tcfg1 |= (0x4<<8);__raw_writel(tcfg1, S3C2410_TCFG1);clk_p = clk_get(NULL, "pclk");pclk  = clk_get_rate(clk_p);tcnt  = (pclk/16/16)/freq;__raw_writel(tcnt, S3C2410_TCNTB(2));__raw_writel(tcnt/2, S3C2410_TCMPB(2));//占空比为50%tcon &= ~(0xf<<12);tcon |= (0xb<<12);//disable deadzone, auto-reload, inv-off, update TCNTB0&TCMPB0, start timer 0__raw_writel(tcon, S3C2410_TCON);tcon &= ~(2<<12);//clear manual update bit__raw_writel(tcon, S3C2410_TCON);}void PWM_Stop( void ){//将GPD0_2设置为inputs3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPD0(2), S3C_GPIO_SFN(0));}static int x210_pwm_open(struct inode *inode, struct file *file){if (!down_trylock(&lock))return 0;elsereturn -EBUSY;}static int x210_pwm_close(struct inode *inode, struct file *file){up(&lock);return 0;}// PWM:GPF14->PWM0static int x210_pwm_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg){switch (cmd) {case PWM_IOCTL_SET_FREQ://printk("PWM_IOCTL_SET_FREQ:\r\n");if (arg == 0)return -EINVAL;PWM_Set_Freq(arg);break;case PWM_IOCTL_STOP:default:printk("PWM_IOCTL_STOP:\r\n");PWM_Stop();break;}return 0;}static struct file_operations dev_fops = {    .owner   =   THIS_MODULE,    .open    =   x210_pwm_open,    .release =   x210_pwm_close,     .ioctl   =   x210_pwm_ioctl,};static struct miscdevice misc = {.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,.name = DEVICE_NAME,.fops = &dev_fops,};static int __init dev_init(void){int ret;init_MUTEX(&lock);ret = misc_register(&misc);/* GPD0_2 (PWMTOUT2) */ret = gpio_request(S5PV210_GPD0(2), "GPD0");if(ret)printk("buzzer-x210: request gpio GPD0(2) fail");s3c_gpio_setpull(S5PV210_GPD0(2), S3C_GPIO_PULL_UP);s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPD0(2), S3C_GPIO_SFN(1));gpio_set_value(S5PV210_GPD0(2), 0);printk ("x210 "DEVICE_NAME" initialized\n");    return ret;}static void __exit dev_exit(void){misc_deregister(&misc);}module_init(dev_init);module_exit(dev_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("www.9tripod.com");MODULE_DESCRIPTION("x210 PWM Driver");

（2）测试实践

• 编写完下面的app_buzzer.c后，执行 arm-linux-gcc app_buzzer.c -o app.buzzer；
• 然后将app.buzzer拷贝到开发板根文件系统下，最后./app.buzzer执行。
• 注意，必须将buzzer编译进内核才能如此操作！

#include <stdio.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#define DEVNAME"/dev/buzzer" //蜂鸣器对应的设备文件#define PWM_IOCTL_SET_FREQ1   //命令来自驱动文件，应用层知道这些宏的含义#define PWM_IOCTL_STOP0int main(void){int fd = -1;fd = open(DEVNAME, O_RDWR);if (fd < 0){perror("open");return -1;}ioctl(fd, PWM_IOCTL_SET_FREQ, 10000);sleep(3);ioctl(fd, PWM_IOCTL_STOP);sleep(3);ioctl(fd, PWM_IOCTL_SET_FREQ, 3000);sleep(3);ioctl(fd, PWM_IOCTL_STOP);sleep(3);close(fd);return 0;}

二、misc类设备介绍

1、何为misc？

（1）中文名：杂项设备\杂散设备，不明确的分类。

（2）在/sys/class/misc目录下。

（3）都属于字符设备。

（4）有一套驱动框架，内核实现一部分（misc.c），驱动实现一部分（x210-buzzer.c）。

（5）misc是对原始的字符设备注册接口的一个类层次的封装，很多典型字符设备都可以归类到misc类中，使用misc驱动框架来管理。

（6）这些字符设备不符合预先确定的字符设备范畴

• 所有这些设备采用主编号10，次设备号不一样。它们一起归于misc device，其实misc_register就是用主标号10调用register_chrdev()的。

2、misc类设备驱动架构

（1）内核开发者实现部分，关键点有2个

• 一个是类的创建（因此驱动开发者不需要再创建类）；
• 一个是开放给驱动开发者的接口misc_deregister函数。

（2）具体设备驱动工程师实现部分

3、本部分学习方法

（1）蜂鸣器驱动源码已有，分析为主；

（2）复习并验证前面讲的驱动框架的思维；

（3）开始注意一些细节。

三、misc驱动框架源码分析1（内核开发者实现的部分）

1、misc源码框架基础

（1）在/driver/char/misc.c中。

（2）源码框架本身也是一个模块（因此可以实现裁剪），内核启动时自动加载。

• 因此会在/sys/class目录下创建misc子目录，即misc这个类

（3）源码框架的主要工作

• 注册miscc类；
• 使用老接口注册字符设备驱动（主设备号为10）；
• 开放device注册的接口misc_register给驱动工程师。

2、misc类设备的注册

（1）驱动工程师需要借助misc来加载自己的驱动时，只需要调用misc_register接口注册自己的设备即可，其余均不用管。

（2）misc_list链表的作用

• 内核定义了一个misc_list链表（static LIST_HEAD(misc_list);），用来记录所有内核中注册了的杂散类设备。
• 当我们向内核注册一个misc类设备时，内核就会向misc_list链表中insert一个节点。
• 之前字符设备时，是固定大小（255）的数组。
• 当使用cat /proc/misc打印出信息时，其实就是遍历此链表。

#define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) }#define LIST_HEAD(name)   struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)原式子：static LIST_HEAD(misc_list);展开后：static struct list_head misc_list = { &(misc_list), &(misc_list) }//被初始化的内核链表

（3）主设备号和次设备号的作用和区分。

• 主设备号，表示类；次设备号，表示某具体设备。

四、misc驱动框架源码分析2（misc.c文件，内核开发者提供）

1、open函数分析

• 最终还是会映射到x210_buzzer.c中的open函数。

2、misc在proc下的展现

3、内核互斥锁

（1）何为互斥锁？

• 实现互斥访问。类似于图书馆借书。

（2）定义：DEFINE_MUTEX

• 解析方法同上面三2（2）

原式子：static DEFINE_MUTEX(misc_mtx);……

（3）上锁mutex_lock和解锁mutex_unlock

• 要访问某资源时，要给该资源上锁；使用完后，要解锁。
• 当某进程想访问已经被上锁的资源时，会休眠，直到其他进程解锁后此进程才能访问该资源。类似于上厕所（休眠锁、等待锁）。

（4）内核防止竞争状态的手段：原子访问，自旋锁、互斥锁、信号量

• 原子访问主要用来做计数；如int count；count++（这个可能被打断）
• 自旋锁后面讲中断会详细讲；应用于多核心。
• 互斥锁和信号量很相似（其实就是计数值为1的信号量），互斥锁的出现比信号量晚，实现上比信号量优秀，尽量使用互斥锁。

五、蜂鸣器驱动源码分析1

1、dev_init

（1）信号量

• init_MUTEX(&lock);//将信号量初始化为1，其示就是互斥锁

（2）miscdevice

static struct miscdevice misc = {.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,//动态次设备号.name = DEVICE_NAME,.fops = &dev_fops,};

（3）gpio_request

（4）printk

2、ioctl

（1）为什么需要ioctl（input output control，输入输出控制）？

• 这个函数让设备进行输入输出，但为何不用read和write？（因为read和write有缺陷，驱动和应用的交互有麻烦。）
• 缺陷：写驱动的人定义亮灭，但应用层的人怎么知道呢？

（2）ioctl怎么用

六、蜂鸣器驱动源码分析2

硬件操作有关的代码