Linux MISC 驱动实验

Posted 2021-12-11 行稳方能走远

目录

• MISC 设备驱动简介
• 硬件原理图分析
• 实验程序编写
• • 修改设备树
  • beep 驱动程序编写
  • 编写测试APP
• 运行测试
• • 编译驱动程序和测试APP
  • 运行测试

misc 的意思是混合、杂项的，因此MISC 驱动也叫做杂项驱动，也就是当我们板子上的某些外设无法进行分类的时候就可以使用MISC 驱动。MISC 驱动其实就是最简单的字符设备驱动，通常嵌套在platform 总线驱动中，实现复杂的驱动，本章我们就来学习一下MISC 驱动的编写。

MISC 设备驱动简介

所有的MISC 设备驱动的主设备号都为10，不同的设备使用不同的从设备号。随着Linux字符设备驱动的不断增加，设备号变得越来越紧张，尤其是主设备号，MISC 设备驱动就用于解决此问题。MISC 设备会自动创建cdev，不需要像我们以前那样手动创建，因此采用MISC 设备驱动可以简化字符设备驱动的编写。我们需要向Linux 注册一个miscdevice 设备，miscdevice
是一个结构体，定义在文件include/linux/miscdevice.h 中，内容如下：

57 struct miscdevice {
58 int minor; /* 子设备号*/
59 const char *name; /* 设备名字*/
60 const struct file_operations *fops; /* 设备操作集*/
61 struct list_head list;
62 struct device *parent;
63 struct device *this_device;
64 const struct attribute_group **groups;
65 const char *nodename;
66 umode_t mode;
67 };

定义一个MISC 设备(miscdevice 类型)以后我们需要设置minor、name 和fops 这三个成员变量。minor 表示子设备号，MISC 设备的主设备号为10，这个是固定的，需要用户指定子设备号，Linux 系统已经预定义了一些MISC 设备的子设备号，这些预定义的子设备号定义在
include/linux/miscdevice.h 文件中，如下所示：

13 #define PSMOUSE_MINOR 1
14 #define MS_BUSMOUSE_MINOR 2 /* unused */
15 #define ATIXL_BUSMOUSE_MINOR 3 /* unused */
16 /*#define AMIGAMOUSE_MINOR 4 FIXME OBSOLETE */
17 #define ATARIMOUSE_MINOR 5 /* unused */
18 #define SUN_MOUSE_MINOR 6 /* unused */
......
52 #define MISC_DYNAMIC_MINOR 255

我们在使用的时候可以从这些预定义的子设备号中挑选一个，当然也可以自己定义，只要这个子设备号没有被其他设备使用接口。
name 就是此MISC 设备名字，当此设备注册成功以后就会在/dev 目录下生成一个名为name的设备文件。fops 就是字符设备的操作集合，MISC 设备驱动最终是需要使用用户提供的fops操作集合。
当设置好miscdevice 以后就需要使用misc_register 函数向系统中注册一个MISC 设备，此函数原型如下：

int misc_register(struct miscdevice * misc)

函数参数和返回值含义如下：
misc：要注册的MISC 设备。
返回值：负数，失败；0，成功。

以前我们需要自己调用一堆的函数去创建设备，比如在以前的字符设备驱动中我们会使用如下几个函数完成设备创建过程：

1 alloc_chrdev_region(); /* 申请设备号*/
2 cdev_init(); /* 初始化cdev */
3 cdev_add(); /* 添加cdev */
4 class_create(); /* 创建类*/
5 device_create(); /* 创建设备*/

现在我们可以直接使用misc_register 一个函数来完成示例代码57.1.3 中的这些步骤。当我们卸载设备驱动模块的时候需要调用misc_deregister 函数来注销掉MISC 设备，函数原型如下：

int misc_deregister(struct miscdevice *misc)

函数参数和返回值含义如下：
misc：要注销的MISC 设备。
返回值：负数，失败；0，成功。
以前注销设备驱动的时候，我们需要调用一堆的函数去删除此前创建的cdev、设备等等内容，如下所示：

1 cdev_del(); /* 删除cdev */
2 unregister_chrdev_region(); /* 注销设备号*/
3 device_destroy(); /* 删除设备*/
4 class_destroy(); /* 删除类*/

现在我们只需要一个misc_deregister 函数即可完成示例代码57.1.4 中的这些工作。关于MISC 设备驱动就讲解到这里，接下来我们就使用platform 加MISC 驱动框架来编写beep 蜂鸣器驱动。

硬件原理图分析

本章实验我们只使用到IMX6U-ALPHA 开发板上的BEEP 蜂鸣器，因此实验硬件原理图参考14.3 小节即可。

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-> 17_misc。
本章实验我们采用platform 加misc 的方式编写beep 驱动，这也是实际的Linux 驱动中很常用的方法。采用platform 来实现总线、设备和驱动，misc 主要负责完成字符设备的创建。

修改设备树

本章实验我们需要用到蜂鸣器，因此需要在imx6ull-alientek-emmc.dts 文件中创建蜂鸣器设备节点，这里我们直接使用46.3.1 小节创建的beep 这个设备节点即可。

beep 驱动程序编写

新建名为“19_miscbeep”的文件夹，然后在19_miscbeep 文件夹里面创建vscode 工程，工作区命名为“miscbeep。新建名为miscbeep.c 的驱动文件，在miscbeep.c 中输入如下所示内容：

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.h>
12 #include <linux/of_address.h>
13 #include <linux/of_gpio.h>
14 #include <linux/platform_device.h>
15 #include <linux/miscdevice.h>
16 #include <asm/mach/map.h>
17 #include <asm/uaccess.h>
18 #include <asm/io.h>
19 /***************************************************************
20 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
21 文件名: miscbeep.c
22 作者: 左忠凯
23 版本: V1.0
24 描述: 采用MISC的蜂鸣器驱动程序。
25 其他: 无
26 论坛: www.openedv.com
27 日志: 初版V1.0 2019/8/20 左忠凯创建
28 ***************************************************************/
29 #define MISCBEEP_NAME "miscbeep" /* 名字*/
30 #define MISCBEEP_MINOR 144 /* 子设备号*/
31 #define BEEPOFF 0 /* 关蜂鸣器*/
32 #define BEEPON 1 /* 开蜂鸣器*/
33
34 /* miscbeep设备结构体*/
35 struct miscbeep_dev{
36 dev_t devid; /* 设备号*/
37 struct cdev cdev; /* cdev */
38 struct class *class; /* 类*/
39 struct device *device; /* 设备*/
40 struct device_node *nd; /* 设备节点*/
41 int beep_gpio; /* beep所使用的GPIO编号*/
42 };
43

第29~94 行，标准的字符设备驱动。
第97~101 行，MISC 设备beep_miscdev，第98 行设置子设备号为144，第99 行设置设备名字为“miscbeep”，这样当系统启动以后就会在/dev/目录下存在一个名为“miscbeep”的设备文件。第100 行，设置MISC 设备的操作函数集合，为file_operations 类型。
第109~145 行，platform 框架的probe 函数，当驱动与设备匹配以后此函数就会执行，首先在此函数中初始化BEEP 所使用的IO。最后在138 行通过misc_register 函数向Linux 内核注册MISC 设备，也就是前面定义的beep_miscdev。
第152~160 行，platform 框架的remove 函数，在此函数中调用misc_deregister 函数来注销MISC 设备。
第163~196，标准的platform 驱动。

编写测试APP

新建miscbeepApp.c 文件，然后在里面输入如下所示内容：

1 #include "stdio.h"
2 #include "unistd.h"
3 #include "sys/types.h"
4 #include "sys/stat.h"
5 #include "fcntl.h"
6 #include "stdlib.h"
7 #include "string.h"
8 /***************************************************************
9 Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
10 文件名: miscbeepApp.c
11 作者: 左忠凯
12 版本: V1.0
13 描述: MISC驱动框架下的beep测试APP。
14 其他: 无
15 使用方法：./miscbeepApp /dev/miscbeep 0 关闭蜂鸣器
16 ./misdcbeepApp /dev/miscbeep 1 打开蜂鸣器
17 论坛: www.openedv.com
18 日志: 初版V1.0 2019/8/20 左忠凯创建
19 ***************************************************************/
20 #define BEEPOFF 0
21 #define BEEPON 1
22
23 /*
24 * @description : main主程序
25 * @param - argc : argv数组元素个数
26 * @param - argv : 具体参数
27 * @return : 0 成功;其他失败
28 */
29 int main(int argc, char *argv[])
30 {
31 int fd, retvalue;
32 char *filename;
33 unsigned char databuf[1];
34
35 if(argc != 3){
36 printf("Error Usage!\\r\\n");
37 return -1;
38 }
39

miscbeepApp.c 文件内容和其他例程的测试APP 基本一致，很简单，这里就不讲解了。

运行测试

编译驱动程序和测试APP

1、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“miscbeep.o”，Makefile 内容如下所示：

1 KERNELDIR := /home/zuozhongkai/linux/IMX6ULL/linux/temp/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek
......
4 obj-m := miscbeep.o
......
11 clean:
12 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

第4 行，设置obj-m 变量的值为“miscbeep.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“miscbeep.ko”的驱动模块文件。

2、编译测试APP
输入如下命令编译测试miscbeepApp.c 这个测试程序：

arm-linux-gnueabihf-gcc miscbeepApp.c -o miscbeepApp

编译成功以后就会生成miscbeepApp 这个应用程序。

运行测试

将上一小节编译出来miscbeep.ko 和miscbeepApp 这两个文件拷贝到
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miscbeep.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
modprobe miscbeep.ko //加载设备模块

当驱动模块加载成功以后我们可以在/sys/class/misc 这个目录下看到一个名为“miscbeep”的子目录，如图57.4.2.1 所示：

所有的misc 设备都属于同一个类，/sys/class/misc 目录下就是misc 这个类的所有设备，每个设备对应一个子目录。
驱动与设备匹配成功以后就会生成/dev/miscbeep 这个设备驱动文件，输入如下命令查看这个文件的主次设备号：

ls /dev/miscbeep -l

结果如图57.4.2.2 所示：

从图57.4.2.2 可以看出，/dev/miscbeep 这个设备的主设备号为10，次设备号为144，和我们驱动程序里面设置的一致。
输入如下命令打开BEEP：

./miscbeepApp /dev/miscbeep 1 //打开BEEP

在输入如下命令关闭LED 灯：

./miscbeepApp /dev/miscbeep 0 //关闭BEEP

观察一下BEEP 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：

rmmod miscbeep.ko