驅(qū)動(dòng)之路-硬件訪問(wèn)及混雜設(shè)備LED驅(qū)動(dòng)

一、重要知識(shí)點(diǎn)

1.I/O端口和I/O內(nèi)存

寄存器和常規(guī)內(nèi)存的區(qū)別：寄存器和RAM主要不同在于寄存器有邊際效果，讀取某個(gè)地址時(shí)可能導(dǎo)致該地址的內(nèi)容發(fā)生變化，比如說(shuō)很多設(shè)備的中斷狀態(tài)寄存器只要一讀取，便自動(dòng)清0。所以硬件寄存器不能直接訪問(wèn)，而要通過(guò)I/O端口和I/O內(nèi)存兩種方式訪問(wèn)。

在硬件層，I/O內(nèi)存區(qū)域和I/O端口區(qū)域沒(méi)有概念上的區(qū)別：它們都是通過(guò)向地址總線和控制總線發(fā)生電平信號(hào)進(jìn)行訪問(wèn)，再通過(guò)數(shù)據(jù)總線讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。

a.I/O端口：

一些CPU制造廠在它們的芯片中使用單一的地址空間，而一些則為外設(shè)保留獨(dú)立的地址空間，以便和內(nèi)存區(qū)間分開(kāi)來(lái)，這段獨(dú)立與內(nèi)存地址空間的地址空間就叫I/O端口。在/proc/ioport中可以看到。嵌入式處理器大部分不支持I/O端口。

訪問(wèn)I/O端口有兩步：1.申請(qǐng)I/O端口2.讀寫(xiě)I/O端口

申請(qǐng)I/O端口：

structresource *request_region(unsigned long first, unsigned long n, const char *name)

申請(qǐng)從first開(kāi)始的n個(gè)端口。參數(shù)name為設(shè)備名稱(chēng)。如果分配成功則返回非NULL值。

釋放I/O端口：

voidrelease_region(unsigned long start, unsigned long n)

讀寫(xiě)I/O端口：

讀寫(xiě)一個(gè)字節(jié)

unsignedinb(unsigned port)

voidoutb(usigned char byte, unsigned port)

讀寫(xiě)二個(gè)字節(jié)

unsignedinb(unsigned port)

voidoutb(usigned short byte, unsigned port)

讀寫(xiě)四個(gè)字節(jié)

unsignedinb(unsigned port)

voidoutb(usigned long byte, unsigned port)

b.I/O內(nèi)存

通過(guò)將外設(shè)寄存器映射到內(nèi)存空間來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)叫做I/O內(nèi)存，嵌入式大多只支持這種操作。

訪問(wèn)I/O內(nèi)存有三步：1.申請(qǐng)I/O內(nèi)存區(qū)域2.映射I/O內(nèi)存區(qū)域3.讀寫(xiě)I/O內(nèi)存

申請(qǐng)I/O內(nèi)存區(qū)域

structresource *request_mem_region(unsigned long start, unsigned long len, char *name)

申請(qǐng)?jiān)L問(wèn)從start（I/O物理地址）開(kāi)始的len長(zhǎng)度的I/O內(nèi)存區(qū)域，如成功則返回非NULL值。在/proc/iomem中可可以查看到已經(jīng)被申請(qǐng)的I/O內(nèi)存區(qū)域。在后面的我寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)程序中并沒(méi)用使用申請(qǐng)這一步，是因?yàn)槲沂褂玫腉PIO內(nèi)存區(qū)域已經(jīng)被申請(qǐng)，如果在申請(qǐng)會(huì)導(dǎo)致失敗。但是這樣做法是不安全的做法，因?yàn)橥籌/O內(nèi)存區(qū)域域被多個(gè)模塊使用。

釋放I/O內(nèi)存區(qū)域

voidrelease_mem_region(unsigned long start, unsigned long len)

映射I/O內(nèi)存區(qū)域

void*ioremap(unsigned long phy_addr, unsigned long size)

映射從物理地址phy_addr開(kāi)始的size長(zhǎng)度的的地址空間。返回可以訪問(wèn)I/O內(nèi)存地址。由ioreamp返回的地址不應(yīng)該直接引用，必須通過(guò)下面一些列的讀寫(xiě)函數(shù)完成。

讀寫(xiě)操作I/O內(nèi)存

讀1、2、4個(gè)字節(jié)：

unsignedint read8(void *addr);

unsignedint read16(void *addr)

unsignedint read32(void *addr)

寫(xiě)讀1、2、4個(gè)字節(jié)：

voidiowrite8(u8 value, void *addr)

voidiowrite16(u8 value, void *addr)

voidiowrite32(u8 value, void *addr)

2.混雜設(shè)備驅(qū)動(dòng)

在Linux系統(tǒng)中，存在一類(lèi)字符設(shè)備，他們共享一個(gè)主設(shè)備號(hào)（10）,但此設(shè)備號(hào)不同，我們稱(chēng)這類(lèi)設(shè)備為混雜設(shè)備（miscdeivce）,查看/proc/device中可以看到一個(gè)名為misc的主設(shè)備號(hào)為10。所有的混雜設(shè)備形成一個(gè)鏈表，對(duì)設(shè)備訪問(wèn)時(shí)內(nèi)存根據(jù)次設(shè)備號(hào)找到對(duì)應(yīng)的miscdevice設(shè)備。

Linux內(nèi)核使用structmiscdeivce來(lái)描述一個(gè)混雜設(shè)備

structmiscdevice{
???????? int minor;

conststruct file_opreations *fops;

structlist_head list;

structdevice *parent;

structdevice *this_device;?????

}

使用時(shí)只需填寫(xiě)minor次設(shè)備號(hào)，*name設(shè)備名，*fops文件操作函數(shù)集即可。

Linux內(nèi)核使用misc_register函數(shù)注冊(cè)一個(gè)混雜設(shè)備。注冊(cè)成功后，linux內(nèi)核為自動(dòng)為該設(shè)備創(chuàng)建設(shè)備文件。

intmisc_register(struct miscdevice *misc)

二、驅(qū)動(dòng)代碼

1.驅(qū)動(dòng)代碼一

這段LED驅(qū)動(dòng)代碼采用手動(dòng)I/O內(nèi)存映射的方式訪問(wèn)。沒(méi)有使用申請(qǐng)內(nèi)存區(qū)域函數(shù)，這樣使不安全的。直接訪問(wèn)I/O內(nèi)存地址而不是通過(guò)讀寫(xiě)函數(shù)訪問(wèn)也是不安全。同時(shí)驅(qū)動(dòng)代碼包含硬件相關(guān)代碼也是移植性不好的。寫(xiě)這段代碼是為了幫助理解I/O內(nèi)存映射的過(guò)程。

#include???

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<

break;??

case?1:??

*gpb_data|=?(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;??

//注冊(cè)混雜設(shè)備??

ret?=misc_register(&misc);??

//映射I/O內(nèi)存??

gpb_con?=?(volatileunsigned?long?*)ioremap(0x56000010,?16);?//0x56000010為GPIOB控制寄存器的物理地址??

gpb_data?=?gpb_con+1;??

//配置LED對(duì)應(yīng)的GPIOB?5、6、7、8口為輸出并初始化為1，LED滅??

*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");??

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include 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<

2.驅(qū)動(dòng)代碼二：

采用內(nèi)核定義好的GPIO接口（S3C2410_GPB5和S3C2410_GPB5_OUTP）和GPIO操作函數(shù)（s3c2410_gpio_setpin和s3c2410_gpio_cfgpin）?？梢浦残院?，也是正確的做法。內(nèi)核的GPIO操作函數(shù)也是通過(guò)一些的運(yùn)算將GPIO接口換算成虛擬內(nèi)存地址然后進(jìn)行訪問(wèn)的。

#include???

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;??

//注冊(cè)混雜設(shè)備??

ret?=misc_register(&misc);??

//配置LED對(duì)應(yīng)的GPIOB?5、6、7、8口為輸出并初始化為1，LED滅??

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");??

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include 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;//注冊(cè)混雜設(shè)備ret =misc_register(&misc);//配置LED對(duì)應(yīng)的GPIOB 5、6、7、8口為輸出并初始化為1，LED滅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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