Linux设备驱动工程师之路——硬件访问及混杂设备LED驱动
来源:互联网 发布:降温软件哪个好 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 04:55
Linux设备驱动工程师之路——硬件访问及混杂设备LED驱动
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一、重要知识点
1.I/O端口和I/O内存
寄存器和常规内存的区别:寄存器和RAM主要不同在于寄存器有边际效果,读取某个地址时可能导致该地址的内容发生变化,比如说很多设备的中断状态寄存器只要一读取,便自动清0。所以硬件寄存器不能直接访问,而要通过I/O端口和I/O内存两种方式访问。
在硬件层,I/O内存区域和I/O端口区域没有概念上的区别:它们都是通过向地址总线和控制总线发生电平信号进行访问,再通过数据总线读写数据。
a.I/O端口:
一些CPU制造厂在它们的芯片中使用单一的地址空间,而一些则为外设保留独立的地址空间,以便和内存区间分开来,这段独立与内存地址空间的地址空间就叫I/O端口。在/proc/ioport中可以看到。嵌入式处理器大部分不支持I/O端口。
访问I/O端口有两步:1.申请I/O端口2.读写I/O端口
申请I/O端口:
structresource *request_region(unsigned long first, unsigned long n, const char *name)
申请从first开始的n个端口。参数name为设备名称。如果分配成功则返回非NULL值。
释放I/O端口:
voidrelease_region(unsigned long start, unsigned long n)
读写I/O端口:
读写一个字节
unsignedinb(unsigned port)
voidoutb(usigned char byte, unsigned port)
读写二个字节
unsignedinb(unsigned port)
voidoutb(usigned short byte, unsigned port)
读写四个字节
unsignedinb(unsigned port)
voidoutb(usigned long byte, unsigned port)
b.I/O内存
通过将外设寄存器映射到内存空间来进行访问叫做I/O内存,嵌入式大多只支持这种操作。
访问I/O内存有三步:1.申请I/O内存区域2.映射I/O内存区域3.读写I/O内存
申请I/O内存区域
structresource *request_mem_region(unsigned long start, unsigned long len, char *name)
申请访问从start(I/O物理地址)开始的len长度的I/O内存区域,如成功则返回非NULL值。在/proc/iomem中可可以查看到已经被申请的I/O内存区域。在后面的我写的驱动程序中并没用使用申请这一步,是因为我使用的GPIO内存区域已经被申请,如果在申请会导致失败。但是这样做法是不安全的做法,因为同一I/O内存区域域被多个模块使用。
释放I/O内存区域
voidrelease_mem_region(unsigned long start, unsigned long len)
映射I/O内存区域
void*ioremap(unsigned long phy_addr, unsigned long size)
映射从物理地址phy_addr开始的size长度的的地址空间。返回可以访问I/O内存地址。由ioreamp返回的地址不应该直接引用,必须通过下面一些列的读写函数完成。
读写操作I/O内存
读1、2、4个字节:
unsignedint read8(void *addr);
unsignedint read16(void *addr)
unsignedint read32(void *addr)
写读1、2、4个字节:
voidiowrite8(u8 value, void *addr)
voidiowrite16(u8 value, void *addr)
voidiowrite32(u8 value, void *addr)
2.混杂设备驱动
在Linux系统中,存在一类字符设备,他们共享一个主设备号(10),但此设备号不同,我们称这类设备为混杂设备(miscdeivce),查看/proc/device中可以看到一个名为misc的主设备号为10。所有的混杂设备形成一个链表,对设备访问时内存根据次设备号找到对应的miscdevice设备。
Linux内核使用structmiscdeivce来描述一个混杂设备
structmiscdevice{
int minor;
conststruct file_opreations *fops;
structlist_head list;
structdevice *parent;
structdevice *this_device;
}
使用时只需填写minor次设备号,*name设备名,*fops文件操作函数集即可。
Linux内核使用misc_register函数注册一个混杂设备。注册成功后,linux内核为自动为该设备创建设备文件。
intmisc_register(struct miscdevice *misc)
二、驱动代码
1.驱动代码一
这段LED驱动代码采用手动I/O内存映射的方式访问。没有使用申请内存区域函数,这样使不安全的。直接访问I/O内存地址而不是通过读写函数访问也是不安全。同时驱动代码包含硬件相关代码也是移植性不好的。写这段代码是为了帮助理解I/O内存映射的过程。
#include <linux/miscdevice.h>#include <linux/delay.h>#include <asm/irq.h>#include <mach/regs-gpio.h>#include <mach/hardware.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/module.h>#include <linux/init.h>#include <linux/mm.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/types.h>#include <linux/delay.h>#include <linux/moduleparam.h>#include <linux/slab.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/ioctl.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/string.h>#include <linux/list.h>#include <linux/pci.h>#include <asm/uaccess.h>#include <asm/atomic.h>#include <asm/unistd.h>#include <asm/io.h>#include <asm/system.h>#include <asm/uaccess.h>#include <linux/ioport.h> volatile unsigned int long *gpb_con = NULL;volatile unsigned int long *gpb_data = NULL; static int leds_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg){ if((cmd>1) |(arg>3)) return-EINVAL; switch(cmd) { case 0: *gpb_data&= ~(1<<arg+5); break; case 1: *gpb_data|= (1<<arg+5); break; default: return-EINVAL; } return 0;} static const struct file_operations leds_fops = { .owner = THIS_MODULE, .ioctl = leds_ioctl,}; static struct miscdevice misc = { .minor =MISC_DYNAMIC_MINOR, .name ="my_leds", .fops =&leds_fops,}; static int __init leds_init(void){ int ret; //注册混杂设备 ret =misc_register(&misc); //映射I/O内存 gpb_con = (volatileunsigned long *)ioremap(0x56000010, 16); //0x56000010为GPIOB控制寄存器的物理地址 gpb_data = gpb_con+1; //配置LED对应的GPIOB 5、6、7、8口为输出并初始化为1,LED灭 *gpb_con |=(1<<5*2)|(1<<6*2)|(1<<7*2)|(1<<8*2); *gpb_data |=(1<<5) | (1<<6) | (1<<7) | (1<<8); printk("ledsinit.\n"); return ret;} static void leds_exit(void){ misc_deregister(&misc); printk("leds_exit\n");} module_init(leds_init);module_exit(leds_exit); MODULE_AUTHOR("Y-Kee");MODULE_LICENSE("GPL");
2.驱动代码二:
采用内核定义好的GPIO接口(S3C2410_GPB5和S3C2410_GPB5_OUTP)和GPIO操作函数(s3c2410_gpio_setpin和s3c2410_gpio_cfgpin)。可移植性好,也是正确的做法。内核的GPIO操作函数也是通过一些的运算将GPIO接口换算成虚拟内存地址然后进行访问的。
#include <linux/delay.h>#include <asm/irq.h>#include <mach/regs-gpio.h>#include <mach/hardware.h>#include <linux/kernel.h>#include <linux/module.h>#include <linux/init.h>#include <linux/mm.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/types.h>#include <linux/delay.h>#include <linux/moduleparam.h>#include <linux/slab.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/ioctl.h>#include <linux/cdev.h>#include <linux/string.h>#include <linux/list.h>#include <linux/pci.h>#include <asm/uaccess.h>#include <asm/atomic.h>#include <asm/unistd.h>#include <asm/io.h>#include <asm/system.h>#include <asm/uaccess.h> static unsigned long led_table[] = { S3C2410_GPB5, S3C2410_GPB6, S3C2410_GPB7, S3C2410_GPB8,}; static unsigned long led_cfg_table[] = { S3C2410_GPB5_OUTP, S3C2410_GPB6_OUTP, S3C2410_GPB7_OUTP, S3C2410_GPB8_OUTP,}; static int leds_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg){ if((cmd>1) |(arg>3)) return-EINVAL; switch(cmd) { case 0: s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg],0); break; case 1: s3c2410_gpio_setpin(led_table[arg],1); break; default: return-EINVAL; } return 0;} static const struct file_operations leds_fops = { .owner = THIS_MODULE, .ioctl = leds_ioctl,}; static struct miscdevice misc = { .minor =MISC_DYNAMIC_MINOR, .name ="my_leds", .fops =&leds_fops,}; static int __init leds_init(void){ int ret, i; //注册混杂设备 ret =misc_register(&misc); //配置LED对应的GPIOB 5、6、7、8口为输出并初始化为1,LED灭 for(i=0; i<4; i++) { s3c2410_gpio_cfgpin(led_table[i],led_cfg_table[i]); s3c2410_gpio_setpin(led_table[i],1); } printk("ledsinit.\n"); return ret;} static void leds_exit(void){ misc_deregister(&misc); printk("leds_exit\n");} module_init(leds_init);module_exit(leds_exit); MODULE_AUTHOR("Y-Kee");MODULE_LICENSE("GPL");
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