mini2440驱动分析之LED

mini2440驱动分析之LED

        看LDD3有一段时间了，里面的例程也大部分实践了一下。现在进入真正的驱动程序学习。从友善之臂mini2440提供的驱动程序开始，把一些基本的驱动程序都分析一遍，以提高自己对驱动程序的认识，提高自己的编程能力。下面开始分析友善之臂mini2440提供的led驱动程序，对应文件mini2440_leds.c，内核版本号为2.6.32.2。
1. 模块注册函数
        驱动程序作为内核模块出现，首先要做的就是注册自己，也就是在模块初始化中调用一些初始化以及注册函数，下面分析led驱动的模块初始化函数    

static int __init dev_init(void){int ret;int i;for (i = 0; i < 4; i++) {s3c2410_gpio_cfgpin(led_table[i], led_cfg_table[i]);s3c2410_gpio_setpin(led_table[i], 0);}ret = misc_register(&misc);printk (DEVICE_NAME"\tinitialized\n");return ret;}

        这个函数主要调用了三个函数来完成初始化以及注册。首先循环四次调用s3c2410_gpio_cfgpin和s3c2410_gpio_setpin，前一个函数用来配置引脚的功能，后一个函数用来设置引脚的值，这两个函数后面会详细分析。最后调用misc_register注册一个杂项设备，然后输出调试信息。这个misc_register函数是led驱动程序的关键，在后面的杂项设备中再进行分析。当你insmod的时候这个函数被调用，模块就被注册到内核中了。
2. 模块卸载函数

static void __exit dev_exit(void){misc_deregister(&misc);}

3.功能实现
        一个驱动程序要能使硬件正常工作，无非是实现一些read，write，ioctl等一些系统调用方法.当应用程序操作设备文件的时候，调用驱动程序中的这些方法，以实现具体的功能。

        下面分析led驱动程序的系统调用方法也就是文件操作。可以看出mini2440的led驱动除了ioctl方法外，其他的方法都没有，就连open都没有。为什么连open这个最基本的必须的系统调用都没有实现，这个和杂项设备有关，因为杂项设备实现了open方法，以后会详细分析。我们看看ioctl都做了什么。

static int sbc2440_leds_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg){switch(cmd) {case 0:case 1:if (arg > 4) {return -EINVAL;}s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg], !cmd);return 0;default:return -EINVAL;}}

        这个ioctl的实现和我们在ldd3中看到有所不一样，因为没有什么幻数什么的，命令只是简单的0，1。标准的ioctl命令号的确是像ldd3中说的那样要幻数，序数等的，以防止与其他ioctl命令号冲突。这里是为了简单，就用0,1代替了。这里也调用了s3c2410_gpio_setpin这个函数，用于设置引脚的值。下面分析一下这个函数

void s3c2410_gpio_setpin(unsigned int pin, unsigned int to){void __iomem *base = S3C24XX_GPIO_BASE(pin);unsigned long offs = S3C2410_GPIO_OFFSET(pin);unsigned long flags;unsigned long dat;local_irq_save(flags);dat = __raw_readl(base + 0x04);dat &= ~(1 << offs);dat |= to << offs;__raw_writel(dat, base + 0x04);local_irq_restore(flags);}

        这个函数在arch/arm/plat-s3c24xx/gpio.c中定义，实现了设置引脚值的功能， S3C24XX_GPIO_BASE(pin)这个宏得到具体引脚基地址，S3C2410_GPIO_OFFSET(pin)得到相应引脚的偏移，这个两个宏的实现与s3c2440的寄存器表示以及操作实现有关系，后面再详细分析。
        函数有两个参数，一个是引脚，一个是值，引脚传进来的一般是宏像S3C2410_GPB(5)这样的。可以看出操作寄存器的时候采用了读修改写的方式，
        __raw_readl(base + 0x04);读取GPIOnDAT的值，这个函数是io内存的底层操作组件，个人认为应该用ldd3中推荐的ioread系列函数
        __raw_writel(dat, base + 0x04);将修改的值写入GPIOnDAT，完成修改。
      综上所述，led驱动程序的ioctl实现的主要功能，就是根据命令设置led引脚的值，0 熄灭led，1点亮led
5 数据结构

static unsigned long led_table [] = {S3C2410_GPB(5),S3C2410_GPB(6),S3C2410_GPB(7),S3C2410_GPB(8),};

        这个是led引脚数组

static unsigned int led_cfg_table [] = {S3C2410_GPIO_OUTPUT,S3C2410_GPIO_OUTPUT,S3C2410_GPIO_OUTPUT,S3C2410_GPIO_OUTPUT,};

        这个是引脚功能数组，四个引脚都为输出
6. S3C2440  GPIO寄存器表示与操作
（1）S3C24XX_GPIO_BASE(pin)分析  
在reg-gpio.h中，有它的定义

    #define S3C24XX_GPIO_BASE(pin) S3C2410_GPIO_BASE(x)    #define S3C2410_GPIO_BASE(pin) ((((pin) & ~31) >> 1) + S3C24XX_VA_GPIO)

    pin 是  S3C2410_GPn(_nr)  形式的宏                                                          
    以pin = S3C2410_GPB(5)来分析 S3C2410_GPB(_nr)宏 有如下的定义

    #define S3C2410_GPB(_nr) (S3C2410_GPIO_B_START + (_nr))

    而  S3C2410_GPIO_B_START = S3C2410_GPIO_NEXT(S3C2410_GPIO_A)
    S3C2410_GPIO_NEXT（）宏有如下定义

    #define S3C2410_GPIO_NEXT(__gpio) ((__gpio##_START) + (__gpio##_NR) +CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 0)  

    因为      S3C2410_GPIO_A_START=0               
                 S3C2410_GPIO_A_NR=32                
                  CONFIG_S3C_GPIO_SPACE=0
    所以 S3C2410_GPIO_B_START = 32 以此类推S3C2410_GPIO_C_START = 64 。。。
    所以 S3C2410_GPB(_nr) = 32 + _nr 即S3C2410_GPB(5) = 37
    所以 S3C2410_GPIO_BASE(pin) =  ((（32+pin） & ～31) >>1) + S3C24XX_VA_GPIO  
    而不管pin是多少，((（32+pin） & ～31) >>1)  算出来的都是16 正好是GPB的控制寄存器的地址偏移量
    S3C24XX_VA_GPIO为GPIO的虚拟基地址
    所以得出结论S3C24XX_GPIO_BASE(pin)得到相关GPIO寄存器的基地址
    所以S3C24XX_GPIO_BASE(S3C2410_GPB(5)) = S3C24XX_VA_GPIO +16  
（2） S3C2410_GPIO_OFFSET(pin)分析

    #define S3C2410_GPIO_OFFSET(pin) ((pin) & 31)

        得出来的就是 pin - 32

        所以   S3C2410_GPIO_OFFSET(S3C2410_GPB(5)) = 37- 32 = 5
（3）s3c2410_gpio_cfgpin分析
        这个函数和s3c2410_gpio_setpin 实现方式差不多，只是GPIOA设置引脚功能只有一位，与其他的不同，所以要单独考虑。
7. 总结
        刚开始看真正的驱动程序的时候，一些函数的调用总是不习惯，总是想着找的调用的原型，感觉不懂的东西太多了。但是分析了一段时间，慢慢感觉其实也不用那么钻牛角尖，只要明白函数是做什么的就行了，会使用就好，省着自己写函数了。led驱动程序就算最简单的驱动程序了吧，但是真正搞懂还需要杂项设备的知识。接下来学习杂项设备的实现方法。