嵌入式Linux裝置驅動開發筆記(一)

2021-08-02 16:04:19 字數 3692 閱讀 5001

一、linux裝置的分類

字元裝置、塊裝置、網路裝置,三種裝置之間的區別是資料的互動模式,分別為:

位元組流、資料塊、資料報。

二、vfs核心結構體

vfs核心結構體定義在」linux/fs.h」標頭檔案中。

1、struct inode結構體

記錄檔案的屬主、訪問時間等資訊。當第一次開啟檔案的時候由vfs建立並初始化。當檔案的所有引用都退出後,釋放inode; 如果使用者態有多個人同時開啟乙個檔案,則vfs只需要分配乙個inode。

2、struct file結構體

對應使用者態的open操作。如果多次開啟同乙個檔案,核心會生成多個file。file中記錄檔案的開啟方式,檔案內部指標等。當檔案徹底關閉時,釋放file。

3、struct file_operations結構體

該結構體包含若干函式指標,這些函式由驅動來實現,並集中到file_operations中,註冊到vfs。

驅動一般要實現的函式有:

open

release

read

write

unlocked_ioctl

驅動可能會實現的有:

poll

mmap

fasync

flush

llseek

三、字元裝置驅動開發流程

(1)確定硬體資訊

要確定硬體的數量,實體地址,中斷號等資訊;

(2)為要支援的裝置準備乙個私有結構體

核心並不要求必須有私有結構體,但如果驅動支援多個裝置,最好設計乙個。私有結構體完全由驅動人員自行設計,一般來說,會把和裝置相關的資訊寫入該結構體,比如裝置的位址等。

(3)為要支援的每個裝置分配對應的裝置號

裝置號由char驅動分配,要求唯一。一般來說,如果char驅動可支援多個類似的裝置,則應該為這些裝置選擇乙個主裝置號,然後為每個裝置選擇乙個特定的次裝置號。盡量挑選和其他驅動不一樣的主裝置號。可以看/proc/devices,檔案中記錄了其他驅動選擇的主裝置號;也可以向核心申請,由核心分配乙個主裝置號。

#define dev_major   50

...dev_id = mkdev(dev_major, 0);

(4)準備file_operations結構體

函式集中包括open/release/read/write/unlocked_ioctl等函式,如果驅動支援多個裝置,在函式中必須能區分自己訪問的是哪個裝置。

static struct file_operations mem_fops = ;
(5)註冊裝置

方法一:

利用cdev結構體,將裝置號和file_operations註冊到vfs。一般來說,將cdev結構體包含到私有結構體中。採用cdev註冊的裝置,不會自動建立裝置檔案。

cdev_init(&mem_cdev, &mem_fops);

cdev_add(&mem_cdev, dev_id, 1);

cdev_del(&mem_cdev); //登出cdev

方法二:

註冊miscdevice(用misc代替cdev註冊,可以自動建立裝置檔案)

這種情況下不需要定義主裝置號,即省去#define dev_major 50,同時需要用標頭檔案」linux/miscdevice.h」代替」linux/cdev.h」標頭檔案。

static struct miscdevice mem_miscdev = ;

ret = misc_register(&mem_miscdev); //註冊miscdevice

misc_deregister(&mem_miscdev); //登出miscdevice

cdev和miscdevice比較:

(1)cdev可以實現同乙個驅動對應多個裝置,而miscdevice只能實現乙個驅動對應乙個裝置;

(2)cdev不能實現裝置檔案的自動建立,而miscdevice可以實現裝置檔案的自動建立。

上述的過程比較適合較簡單的裝置,比如看門狗,led燈,各種感測器等。較複雜裝置的char驅動,常常要利用核心提供的驅動子系統**進行設計。

四、如何在linux驅動中訪問暫存器(sfr)

1、片內外設(pripheral)

(1)基於三匯流排訪問

(2)用暫存器控制

(3)暫存器有實體地址,可通過手冊查到,不可更改

2、片外外設

(1)很少通過三匯流排相連,一般是通過uart,can,i2c,usb,spi,mipi,i2s,ac97等匯流排相連。主晶元內部必須提供對應的控制器:內部的控制器 <–> 外部的外設

(2)片外外設基本都是智慧型裝置(不但有硬體,還有軟體)

(3)有些片外外設通過暫存器控制,有些則通過命令控制

(4)如果用暫存器控制,暫存器沒有實體地址,只有偏移。

(5)要控制片外外設,需要首先了解對應的匯流排

3、訪問暫存器的流程

由於linux使能了mmu,因此對於驅動來說,不能直接使用暫存器的實體地址,必須將其對映為虛擬位址才可以使用。

(1)定義暫存器物理基位址以及暫存器的偏移

#define gpio_base   0x11000000

#define gpio_size 0x1000 //0x8

#define gpm4con 0x2e0 //偏移位址

#define gpm4dat 0x2e4 //偏移位址

gpio_size為暫存器的範圍,可以按照使用的暫存器的總大小進行計算,比如用了兩個暫存器,範圍是0x8;但由於位址對映的最小單位是4k,因此小於4k的值都是可以的。

(2)將暫存器物理位址對映到虛擬位址,如果對映不成功,則無法訪問暫存器

static void __iomem *vir_base;

vir_base = ioremap(gpio_base, gpio_size);

if (!vir_base)

(3)訪問暫存器,一般採用基位址加偏移的模式,核心根據暫存器的大小,提供了一系列函式

8位暫存器的訪問

char value;

value = readb(vir_base + offset);

writeb(value, (vir_base + offset));

16位暫存器的訪問

short value;

value = readw(vir_base + offset);

writew(value, (vir_base + offset));

32位暫存器的訪問

int value;

value = readl(vir_base + offset);

writel(value, (vir_base + offset));

64位暫存器的訪問

u64 value;

value = readq(vir_base + offset);

writeq(value, (vir_base + offset));

(4)取消暫存器的對映

iounmap(vir_base);

嵌入式Linux裝置驅動開發筆記(二)

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