设备树下的platform 驱动编写

Posted 2021-12-11 行稳方能走远

目录

• 设备树下的platform 驱动简介
• 硬件原理图分析
• 实验程序编写
• • 修改设备树文件
  • platform 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

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。

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。在没有设备树的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：

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”，因此一会在编写platform驱动的时候of_match_table 属性表中要有“atkalpha-gpioled”。

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：

1 static const struct 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 static struct 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。

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。

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。

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，不需要再重复添加。

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：

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*/
39 struct leddev_dev{
40 dev_t devid; /* 设备号*/
41 struct cdev cdev; /* cdev */
42 struct class *class; /* 类*/
43 struct device *device; /* 设备*/
44 int major; /* 主设备号*/
45 struct device_node *node; /* LED设备节点*/
46 int led0; /* LED灯GPIO标号*/
47 };
48
49 struct leddev_dev leddev; /* led设备*/
50

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。

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。

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“leddriver.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 := 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。

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
modprobe leddriver.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：

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：

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：

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：

rmmod leddriver.ko