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一步一步写miscdevice的驱动模块

• 技术杂谈 • 阅读 81

（本文使用的平台为友善tiny210SDKv2）

对于linux的驱动程序来说，主要分为三种： miscdevice、platform_device、platform_driver 。

这三个结构体关系：
(基类)
kobject ——————–/ \ \/ \ \device cdev driver / \ (设备驱动操作方法) \/ \ \miscdevice platform_device platform_driver (设备驱动操作方法) (设备的资源) (设备驱动)

这时，我们先不讨论这几个间的关系与驱别，对于新手来说，上手最重要！

首先我们先看看混杂项：

在Linux驱动中把无法归类的五花八门的设备定义为混杂设备(用miscdevice结构体表述)。miscdevice 共享一个主设备号MISC_MAJOR(即10)，但次设备号不同。 所有的miscdevice设备形成了一个链表，对设备访问时内核根据次设备号查找对应的miscdevice设备，然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。 在内核中用struct miscdevice表示miscdevice设备，然后调用其file_operations结构中注册的文件操作接口进行操作。miscdevice的API实现在drivers/char/misc.c中。

第二，我们再看看混杂项设备驱动的程序组织架构：

新建一个first_led.c,先可能用到的头文件都引用上吧！

#include
#include //驱动模块必需要加的个头文件
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include .

//对应着相应机器平台的头文件
#include
#include
#include

//给自己设备驱动定义一个名字

#define DEVICE_NAME "First_led"

名字有了，但样子是怎样的呢？现在就开始定义一个”样子”！

如果一个字符设备驱动要驱动多个设备，那么它就不应该用

misc设备来实现。

通常情况下，一个字符设备都不得不在初始化的过程中进行下面的步骤：

通过alloc_chrdev_region()分配主次设备号。

使用cdev_init()和cdev_add()来以一个字符设备注册自己。

而一个misc驱动，则可以只用一个调用misc_register()

来完成这所有的步骤。(所以misc device是一种特殊的chrdev字符设备驱动)

所有的miscdevice设备形成一个链表，对设备访问时，内核根据次设备号查找

对应的miscdevice设备，然后调用其file_operations中注册的文件操作方法进行操作。

在Linux内核中，使用struct miscdevice来表示miscdevice。这个结构体的定义为：

struct miscdevice

int minor;

const char *name;

const struct file_operations *fops;

struct list_head list;

struct device *parent;

struct device *this_device;

const char *nodename;

mode_t mode;

minor是这个混杂设备的次设备号，若由系统自动配置，则可以设置为

MISC_DYNANIC_MINOR，name是设备名

为了容易理解，我们先打大概的”样子”做好。只做minor、name、fops；

定义一个myfirst_led_dev设备：

static struct miscdevice myfirst_led_dev = {
    .minor          =    MISC_DYNAMIC_MINOR,
    .name           =    DEVICE_NAME,
    .fops               =    &myfirst_led_dev_fops,
};

Minor name 都已经定义好了。那么接下来实现一下myfirst_led_dev _fops方法。

内核中关于file_operations的结构体如下：

struct file_operations {

struct module *owner;

loff_t (llseek) (struct file , loff_t, int);

ssize_t (read) (struct file , char __user , size_t, loff_t );

ssize_t (write) (struct file , const char __user , size_t, loff_t );

ssize_t (aio_read) (struct kiocb , const struct iovec *, unsigned long, loff_t);

ssize_t (aio_write) (struct kiocb , const struct iovec *, unsigned long, loff_t);

int (readdir) (struct file , void *, filldir_t);

unsigned int (poll) (struct file , struct poll_table_struct *);

long (unlocked_ioctl) (struct file , unsigned int, unsigned long);

long (compat_ioctl) (struct file , unsigned int, unsigned long);

int (mmap) (struct file , struct vm_area_struct *);

int (open) (struct inode , struct file *);

int (flush) (struct file , fl_owner_t id);

int (release) (struct inode , struct file *);

int (fsync) (struct file , int datasync);

int (aio_fsync) (struct kiocb , int datasync);

int (fasync) (int, struct file , int);

int (lock) (struct file , int, struct file_lock *);

ssize_t (sendpage) (struct file , struct page , int, size_t, loff_t , int);

unsigned long (get_unmapped_area)(struct file , unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);

int (*check_flags)(int);

int (flock) (struct file , int, struct file_lock *);

ssize_t (splice_write)(struct pipe_inode_info , struct file , loff_t , size_t, unsigned int);

ssize_t (splice_read)(struct file , loff_t , struct pipe_inode_info , size_t, unsigned int);

int (setlease)(struct file , long, struct file_lock **);

long (fallocate)(struct file file, int mode, loff_t offset,

loff_t len);

对于LED的操作，只需要简单实现io操作就可以了，所以只实现

long (unlocked_ioctl) (struct file , unsigned int, unsigned long);

（该函数是在linux2.6.5以后才出现在设备的操作方法中的。）

函数参数为文件节点、命令、参数

static struct file_operations myfirst_led_dev_fops = {
    .owner          = THIS_MODULE,
    .unlocked_ioctl = myfirst_led_ioctl,
};

到了这里，我们就考虑一下LED的物理层面是怎样的实现了，通过开发板的引脚我们可以知道，四个LED是分别接到了GPJ2的0~3号管脚上。因此，我们定义一个数组来引用这几个管脚（当然不能像祼机那样对IO的物理地址进行操作了，是需要经过内核的内存映射得来的IO内存操作！而内核把ARM的IO管脚地址按一个线性地址进行了编排）

static int led_gpios[] = {
    S5PV210_GPJ2(0),
    S5PV210_GPJ2(1),
    S5PV210_GPJ2(2),
    S5PV210_GPJ2(3),
};
#define LED_NUM ARRAY_SIZE(led_gpios)//判断led_gpio有多少个

S5PV210_GPJ2(*)的定义如下

define S5PV210_GPJ2(_nr) (S5PV210_GPIO_J2_START + (_nr))

enum s5p_gpio_number {

S5PV210_GPIO_A0_START = 0,

……………………………..

S5PV210_GPIO_J2_START = S5PV210_GPIO_NEXT(S5PV210_GPIO_J1),

……………………………….

#define S5PV210_GPIO_NEXT(__gpio) \

((__gpio##_START) + (__gpio##_NR) + CONFIG_S3C_GPIO_SPACE + 1)

（注：##是粘贴运算，具体用法请自行找度娘或谷哥）

给用户空间的接口操作：

static long myfirst_led_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd,
        unsigned long arg)
{
    switch(cmd) {
        case 0:
        case 1:
            if (arg > LED_NUM) {
                return -EINVAL;//判读用户的参数是否有误
            }

            gpio_set_value(led_gpios[arg], !cmd);//用户选定的LED并设置值
            //printk(DEVICE_NAME": %d %d\n", arg, cmd);
            break;
        default:
            return -EINVAL;
    }
    return 0;
}

对于gpio_set_value(unsigned int gpio, int value)，内核有以下定义：

static inline void gpio_set_value(unsigned int gpio, int value)

__gpio_set_value(gpio, value);

void __gpio_set_value(unsigned gpio, int value)

struct gpio_chip *chip;

chip = gpio_to_chip(gpio);

WARN_ON(chip->can_sleep);

trace_gpio_value(gpio, 0, value);

chip->set(chip, gpio – chip->base, value);

}//到这里我们就不再分析下去了 ，无非就是判定是哪一个芯片

程序写到这里，对于用户空间来说，已经有了完整的操作方法接口，但对于内核模块来说，还缺少驱动模块的进入与退出。以下接着写驱动模块的初始化（即进入）和退出。

static int __init myfirst_led_dev_init(void) {;}

static void __exit myfirst_led_dev_exit(void) {;}

函数如上。双下划线表示模块在内核启动和关闭时自动运行和退出

对于驱动模块的初始化函数，要写些什么呢？我们这样考虑：

对于用户空间接口来说，我们的实现函数只是给出了IO的值设置的，但是ARM的IO管脚使用还是需要配置方向、上拉下拉…..才能正常使用的，并且所有的硬件资源，都是受内核所支配的，驱动程序必需向内核申请硬件资源才能对硬件进行操作。另外还需要对设备进行注册，内核才知道你这个设备是什么东东，用到哪些东西。这些操作，我们安排在init里实现！

static int __init myfirst_led_dev_init(void)
{
    int ret;
    int i;

    for (i = 0; i < LED_NUM; i++)
　　{
        ret = gpio_request(led_gpios[i], "LED");//申请IO引脚
        if (ret) {
                printk("%s: request GPIO %d for LED failed, ret = %d\n", DEVICE_NAME,
                    led_gpios[i], ret);
                return ret;
                }
        s3c_gpio_cfgpin(led_gpios[i], S3C_GPIO_OUTPUT);
        gpio_set_value(led_gpios[i], 1);
    }
    ret = misc_register(&myfirst_led_dev);
    printk(DEVICE_NAME"\tinitialized\n");
    return ret;
}

pio_request(unsigned gpio, const char *label)

gpio则为你要申请的哪一个管脚，label为其名字 。

int s3c_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int config)；

对芯片进行判断，并设置引脚的方向。

ret = misc_register(&myfirst_led_dev);.

该函数中、内核会自动为你的设备创建一个设备节点

对设备进行注册

到这里，设备的初始化与注册已经完成！

当用户不再需要该驱动资源时，我们必需在驱动模块中，对占用内核的资源进行主动的释放！

因此在驱动模块退出时，完成这些工作！

static void __exit myfirst_led_dev_exit(void) {
    int i;

    for (i = 0; i < LED_NUM; i++) {
        gpio_free(led_gpios[i]);
    }

    misc_deregister(&myfirst_led_dev);
}

gpio_free(led_gpios[i]);

释放IO资源

misc_deregister(&m yfirst _led_dev);

注销设备

还需要模块的初始化与退出函数声明

module_init(m yfirst _led_dev_init);

module_exit(m yfirst _led_dev_init);

最后，为了保持内核驱动模块的风格，我们还要加上相应的许可跟作者

MODULE_LICENSE(“GPL”);

MODULE_AUTHOR(“jjvip136@163.com”);

好了，程序已经打好出来了（黄色代码），我们把它整理好，试下编译一下试试效果（晚点补上效果）。

Original: https://www.cnblogs.com/snake-hand/p/3212483.html
Author: 爱生活，爱编程
Title: 一步一步写miscdevice的驱动模块

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