「正点原子Linux连载」第五十五章设备树下的platform驱动编写

1）实验平台：正点原子Linux开发板
2）摘自《正点原子I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南》
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第五十五章设备树下的platform驱动编写
上一章我们详细的讲解了Linux下的驱动分离与分层，以及总线、设备和驱动这样的驱动框架。基于总线、设备和驱动这样的驱动框架，Linux内核提出来platform这个虚拟总线，相应的也有platform设备和platform驱动。上一章我们讲解了传统的、未采用设备树的platform设备和驱动编写方法。最新的Linux内核已经支持了设备树，因此在设备树下如何编写platform驱动就显得尤为重要，本章我们就来学习一下如何在设备树下编写platform驱动。

55.1设备树下的platform驱动简介platform驱动框架分为总线、设备和驱动，其中总线不需要我们这些驱动程序员去管理，这个是Linux内核提供的，我们在编写驱动的时候只要关注于设备和驱动的具体实现即可。在未设备树的Linux内核下，我们需要分别编写并注册platform_device和platform_driver，分别代表设备和驱动。在使用设备树的时候，设备的描述被放到了设备树中，因此platform_device就不需要我们去编写了，我们只需要实现platform_driver即可。在编写基于设备树的platform驱动的时候我们需要注意一下几点：
1、在设备树中创建设备节点
毫无疑问，肯定要先在设备树中创建设备节点来描述设备信息，重点是要设置好compatible属性的值，因为platform总线需要通过设备节点的compatible属性值来匹配驱动！这点要切记。比如，我们可以编写如下所示的设备节点来描述我们本章实验要用到的LED这个设备：
示例代码55.1.1 gpioled设备节点
1 gpioled {
2 #address-cells =<1>;
3 #size-cells =<1>;
4 compatible ="atkalpha-gpioled";
5 pinctrl-names ="default";
6 pinctrl-0=<&pinctrl_led>;
7 led-gpio =<&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
8 status ="okay";
9};
示例55.1.1中的gpioled节点其实就是45.4.1.2小节中创建的gpioled设备节点，我们可以直接拿过来用。注意第4行的compatible属性值为"atkalpha-gpioled"，因此，我们一会在编写platform驱动的时候一定要设置of_match_table也有此值。
2、编写platform驱动的时候要注意兼容属性
上一章已经详细的讲解过了，在使用设备树的时候platform驱动会通过of_match_table来保存兼容性值，也就是表明此驱动兼容哪些设备。所以，of_match_table将会尤为重要，比如本例程的platform驱动中platform_driver就可以按照如下所示设置：
示例代码55.1.2 of_match_table匹配表的设置
1 staticconststruct of_device_id leds_of_match[]={
2 {.compatible ="atkalpha-gpioled"},/* 兼容属性 */
3 {/* Sentinel */}
4 };
5
6 MODULE_DEVICE_TABLE(of, leds_of_match);
7
8 staticstruct platform_driver leds_platform_driver ={
9 .driver ={
10 .name ="imx6ul-led",
11 .of_match_table = leds_of_match,
12 },
13 .probe = leds_probe,
14 .remove = leds_remove,
15 };
第1~4行，of_device_id表，也就是驱动的兼容表，是一个数组，每个数组元素为of_device_id类型。每个数组元素都是一个兼容属性，表示兼容的设备，一个驱动可以跟多个设备匹配。这里我们仅仅匹配了一个设备，那就是55.1.1中创建的gpioled这个设备。第2行的compatible值为"atkalpha-gpioled"，驱动中的compatible属性和设备中的compatible属性相匹配，因此驱动中对应的probe函数就会执行。注意第3行是一个空元素，在编写of_device_id的时候最后一个元素一定要为空！
第6行，通过MODULE_DEVICE_TABLE声明一下leds_of_match这个设备匹配表。
第11行，设置platform_driver中的of_match_table匹配表为上面创建的leds_of_match，至此我们就设置好了platform驱动的匹配表了。
3、编写platform驱动
基于设备树的platform驱动和上一章无设备树的platform驱动基本一样，都是当驱动和设备匹配成功以后就会执行probe函数。我们需要在probe函数里面执行字符设备驱动那一套，当注销驱动模块的时候remove函数就会执行，都是大同小异的。
55.2 硬件原理图分析本章实验我们只使用到IMX6U-ALPHA开发板上的LED灯，因此实验硬件原理图参考8.3小节即可。
55.3 实验程序编写本实验对应的例程路径为：开发板光盘->2、Linux驱动例程->18_dtsplatform。
本章实验我们编写基于设备树的platform驱动，所以需要在设备树中添加设备节点，然后我们只需要编写platform驱动即可。
55.3.1 修改设备树文件首先修改设备树文件，加上我们需要的设备信息，本章我们就使用到一个LED灯，因此可以直接使用45.4.1小节编写的gpioled子节点即可，不需要在重复添加。
55.3.2 platform驱动程序编写设备已经准备好了，接下来就要编写相应的platform驱动了，新建名为"18_dtsplatform"的文件夹，然后在18_dtsplatform文件夹里面创建vscode工程，工作区命名为"dtsplatform"。新建名为leddriver.c的驱动文件，在leddriver.c中输入如下所示内容：
示例代码55.3.2.1 leddriver.c文件代码段
1 #include <linux/types.h>
2 #include <linux/kernel.h>
3 #include <linux/delay.h>
4 #include <linux/ide.h>
5 #include <linux/init.h>
6 #include <linux/module.h>
7 #include <linux/errno.h>
8 #include <linux/gpio.h>
9 #include <linux/cdev.h>
10 #include <linux/device.h>
11 #include <linux/of_gpio.h>
12 #include <linux/semaphore.h>
13 #include <linux/timer.h>
14 #include <linux/irq.h>
15 #include <linux/wait.h>
16 #include <linux/poll.h>
17 #include <linux/fs.h>
18 #include <linux/fcntl.h>
19 #include <linux/platform_device.h>
20 #include <asm/mach/map.h>
21 #include <asm/uaccess.h>
22 #include <asm/io.h>
23/***************************************************************
24 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
25文件名 : leddriver.c
26作者 : 左忠凯
27版本 : V1.0
28描述 : 设备树下的platform驱动
29其他 : 无
30论坛 : www.openedv.com
31日志 : 初版V1.0 2019/8/13 左忠凯创建
32 ***************************************************************/
33 #define LEDDEV_CNT 1 /* 设备号长度 */
34 #define LEDDEV_NAME "dtsplatled" /* 设备名字 */
35 #define LEDOFF 0
36 #define LEDON 1
37
38/* leddev设备结构体 */
39struct leddev_dev{
40 dev_t devid; /* 设备号 */
41struct cdev cdev; /* cdev */
42struct class *class; /* 类 */
43struct device *device; /* 设备 */
44int major; /* 主设备号 */
45struct device_node *node; /* LED设备节点 */
46int led0; /* LED灯GPIO标号 */
47};
48
49struct leddev_dev leddev; /* led设备 */
50
51/*
52 * @description : LED打开/关闭
53 * @param - sta : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED
54 * @Return : 无
55 */
56void led0_switch(u8 sta)
57{
58if(sta == LEDON )
59 gpio_set_value(leddev.led0,0);
60elseif(sta == LEDOFF)
61 gpio_set_value(leddev.led0,1);
62}
63
64/*
65 * @description : 打开设备
66 * @param – inode : 传递给驱动的inode
67 * @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量
68 * 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。
69 * @return : 0 成功;其他失败
70 */
71staticint led_open(struct inode *inode,struct file *filp)
72{
73 filp->private_data =&leddev;/* 设置私有数据 */
74return0;
75}
76
77/*
78 * @description : 向设备写数据
79 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符
80 * @param - buf : 要写给设备写入的数据
81 * @param - cnt : 要写入的数据长度
82 * @param – offt : 相对于文件首地址的偏移
83 * @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败
84 */
85static ssize_t led_write(struct file *filp,constchar __user *buf,
size_t cnt, loff_t *offt)
86{
87int retvalue;
88unsignedchar databuf[2];
89unsignedchar ledstat;
90
91 retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
92if(retvalue <0){
93
94 printk("kernel write failed!rn");
95return-EFAULT;
96}
97
98 ledstat = databuf[0];
99if(ledstat == LEDON){
100 led0_switch(LEDON);
101}elseif(ledstat == LEDOFF){
102 led0_switch(LEDOFF);
103}
104return0;
105}
106
107/* 设备操作函数 */
108staticstruct file_operations led_fops ={
109.owner = THIS_MODULE,
110.open = led_open,
111.write = led_write,
112};
113
114/*
115 * @description : flatform驱动的probe函数，当驱动与
116 * 设备匹配以后此函数就会执行
117 * @param - dev : platform设备
118 * @return : 0，成功;其他负值,失败
119 */
120staticint led_probe(struct platform_device *dev)
121{
122 printk("led driver and device was matched!rn");
123/* 1、设置设备号 */
124if(leddev.major){
125 leddev.devid = MKDEV(leddev.major,0);
126 register_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT,
LEDDEV_NAME);
127}else{
128 alloc_chrdev_region(&leddev.devid,0, LEDDEV_CNT,
LEDDEV_NAME);
129 leddev.major = MAJOR(leddev.devid);
130}
131
132/* 2、注册设备 */
133 cdev_init(&leddev.cdev,&led_fops);
134 cdev_add(&leddev.cdev, leddev.devid, LEDDEV_CNT);
135
136/* 3、创建类 */
137 leddev.class = class_create(THIS_MODULE, LEDDEV_NAME);
138if(IS_ERR(leddev.class)){
139return PTR_ERR(leddev.class);
140}
141
142/* 4、创建设备 */
143 leddev.device = device_create(leddev.class,NULL, leddev.devid,
NULL, LEDDEV_NAME);
144if(IS_ERR(leddev.device)){
145return PTR_ERR(leddev.device);
146}
147
148/* 5、初始化IO */
149 leddev.node = of_find_node_by_path("/gpioled");
150if(leddev.node ==NULL){
151 printk("gpioled node nost find!rn");
152return-EINVAL;
153}
154
155 leddev.led0 = of_get_named_gpio(leddev.node,"led-gpio",0);
156if(leddev.led0 <0){
157 printk("can't get led-gpiorn");
158return-EINVAL;
159}
160
161 gpio_request(leddev.led0,"led0");
162 gpio_direction_output(leddev.led0,1);/*设置为输出，默认高电平 */
163return0;
164}
165
166/*
167 * @description : remove函数，移除platform驱动的时候此函数会执行
168 * @param - dev : platform设备
169 * @return : 0，成功;其他负值,失败
170 */
171staticint led_remove(struct platform_device *dev)
172{
173 gpio_set_value(leddev.led0,1); /* 卸载驱动的时候关闭LED */
174
175 cdev_del(&leddev.cdev); /* 删除cdev */
176 unregister_chrdev_region(leddev.devid, LEDDEV_CNT);
177 device_destroy(leddev.class, leddev.devid);
178 class_destroy(leddev.class);
179return0;
180}
181
182/* 匹配列表 */
183staticconststruct of_device_id led_of_match[]={
184{.compatible ="atkalpha-gpioled"},
185{/* Sentinel */}
186};
187
188/* platform驱动结构体 */
189staticstruct platform_driver led_driver ={
190.driver ={
191.name ="imx6ul-led", /* 驱动名字，用于和设备匹配 */
192.of_match_table = led_of_match, /* 设备树匹配表 */
193},
194.probe = led_probe,
195.remove = led_remove,
196};
197
198/*
199 * @description : 驱动模块加载函数
200 * @param : 无
201 * @return : 无
202 */
203staticint __init leddriver_init(void)
204{
205return platform_driver_register(&led_driver);
206}
207
208/*
209 * @description : 驱动模块卸载函数
210 * @param : 无
211 * @return : 无
212 */
213staticvoid __exit leddriver_exit(void)
214{
215 platform_driver_unregister(&led_driver);
216}
217
218 module_init(leddriver_init);
219 module_exit(leddriver_exit);
220 MODULE_LICENSE("GPL");
221 MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
第33~112行，传统的字符设备驱动，没什么要说的。
第120~164行，platform驱动的probe函数，当设备树中的设备节点与驱动之间匹配成功以后此函数就会执行，原来在驱动加载函数里面做的工作现在全部放到probe函数里面完成。
第171~180行，remobe函数，当卸载platform驱动的时候此函数就会执行。在此函数里面释放内存、注销字符设备等，也就是将原来驱动卸载函数里面的工作全部都放到remove函数中完成。
第183~186行，匹配表，描述了此驱动都和什么样的设备匹配，第184行添加了一条值为"atkalpha-gpioled"的compatible属性值，当设备树中某个设备节点的compatible属性值也为"atkalpha-gpioled"的时候就会与此驱动匹配。
第189~196行，platform_driver驱动结构体，191行设置这个platform驱动的名字为"imx6ul-led"，因此，当驱动加载成功以后就会在/sys/bus/platform/drivers/目录下存在一个名为"imx6u-led"的文件。第192行设置of_match_table为上面的led_of_match。
第203~206行，驱动模块加载函数，在此函数里面通过platform_driver_register向Linux内核注册led_driver驱动。
第213~216行，驱动模块卸载函数，在此函数里面通过platform_driver_unregister从Linux内核卸载led_driver驱动。
55.3.3 编写测试APP测试APP就直接使用上一章54.4.2小节编写的ledApp.c即可。
55.4 运行测试55.4.1 编译驱动程序和测试APP1、编译驱动程序
编写Makefile文件，本章实验的Makefile文件和第四十章实验基本一样，只是将obj-m变量的值改为"leddriver.o"，Makefile内容如下所示：
示例代码55.4.1.1 Makefile文件
1 KERNELDIR:= /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
......
4 obj-m := leddriver.o
......
11 clean:
12$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
第4行，设置obj-m变量的值为"leddriver.o"。
输入如下命令编译出驱动模块文件：
make-j32
编译成功以后就会生成一个名为"leddriver.o"的驱动模块文件。
2、编译测试APP
测试APP直接使用上一章的ledApp这个测试软件即可。
55.4.2 运行测试将上一小节编译出来leddriver.ko拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中，重启开发板，进入到目录lib/modules/4.1.15中，输入如下命令加载leddriver.ko这个驱动模块。
depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobeleddriver.ko //加载驱动模块
驱动模块加载完成以后到/sys/bus/platform/drivers/目录下查看驱动是否存在，我们在leddriver.c中设置led_driver(platform_driver类型)的name字段为"imx6ul-led"，因此会在/sys/bus/platform/drivers/目录下存在名为"imx6ul-led"这个文件，结果如图55.4.2.1所示：


图55.4.2.1 imx6ul-led驱动
同理，在/sys/bus/platform/devices/目录下也存在led的设备文件，也就是设备树中gpioled这个节点，如图55.4.2.2所示：


图55.4.2.2 gpioled设备
驱动和模块都存在，当驱动和设备匹配成功以后就会输出如图55.4.2.3所示一行语句：


图55.4.2.3 驱动和设备匹配成功
驱动和设备匹配成功以后就可以测试LED灯驱动了，输入如下命令打开LED灯：
./ledApp /dev/dtsplatled 1 //打开LED灯
在输入如下命令关闭LED灯：
./ledApp /dev/dtsplatled 0 //关闭LED灯
观察一下LED灯能否打开和关闭，如果可以的话就说明驱动工作正常，如果要卸载驱动的话输入如下命令即可：
rmmodleddriver.ko