Linux的设备驱动工程师之路
2019-02-26 来源：多智时代
一、重要知识点
1.I/O端口和I/O内存寄存器和常规内存的区别：寄存器和RAM主要不同在于寄存器有边际效果，读取某个地址时可能导致该地址的内容发生变化，比如说很多设备的中断状态寄存器只要一读取，便自动清0.所以硬件寄存器不能直接访问，而要通过I/O端口和I/O内存两种方式访问。
在硬件层，I/O内存区域和I/O端口区域没有概念上的区别：它们都是通过向地址总线和控制总线发生电平信号进行访问，再通过数据总线读写数据。
a.I/O端口：一些CPU制造厂在它们的芯片中使用单一的地址空间，而一些则为外设保留独立的地址空间，以便和内存区间分开来，这段独立与内存地址空间的地址空间就叫I/O端口。在/proc/ioport中可以看到。嵌入式处理器大部分不支持I/O端口。
访问I/O端口有两步：1.申请I/O端口2.读写I/O端口申请I/O端口：structresource *request_region(unsigned long first， unsigned long n， const char *name)
申请从first开始的n个端口。参数name为设备名称。如果分配成功则返回非NULL值。
释放I/O端口：voidrelease_region(unsigned long start， unsigned long n)
读写I/O端口：读写一个字节unsignedinb(unsigned port)
voidoutb(usigned char byte， unsigned port)
读写二个字节unsignedinb(unsigned port)
voidoutb(usigned short byte， unsigned port)
读写四个字节unsignedinb(unsigned port)
voidoutb(usigned long byte， unsigned port)
b.I/O内存通过将外设寄存器映射到内存空间来进行访问叫做I/O内存，嵌入式大多只支持这种操作。
访问I/O内存有三步：1.申请I/O内存区域2.映射I/O内存区域3.读写I/O内存申请I/O内存区域structresource *request_mem_region(unsigned long start， unsigned long len， char *name)
申请访问从start(I/O物理地址)开始的len长度的I/O内存区域，如成功则返回非NULL值。在/proc/iomem中可可以查看到已经被申请的I/O内存区域。在后面的我写的驱动程序中并没用使用申请这一步，是因为我使用的GPIO内存区域已经被申请，如果在申请会导致失败。但是这样做法是不安全的做法，因为同一I/O内存区域域被多个模块使用。
释放I/O内存区域voidrelease_mem_region(unsigned long start， unsigned long len)
映射I/O内存区域void*ioremap(unsigned long phy_addr， unsigned long size)
映射从物理地址phy_addr开始的size长度的的地址空间。返回可以访问I/O内存地址。由ioreamp返回的地址不应该直接引用，必须通过下面一些列的读写函数完成。
读写操作I/O内存读1、2、4个字节：unsignedint read8(void *addr);unsignedint read16(void *addr)
unsignedint read32(void *addr)
写读1、2、4个字节：voidiowrite8(u8 value， void *addr)
voidiowrite16(u8 value， void *addr)
voidiowrite32(u8 value， void *addr)
2.混杂设备驱动在Linux系统中，存在一类字符设备，他们共享一个主设备号(10)，但此设备号不同，我们称这类设备为混杂设备(miscdeivce)，查看/proc/device中可以看到一个名为misc的主设备号为10.所有的混杂设备形成一个链表，对设备访问时内存根据次设备号找到对应的miscdevice设备。
Linux内核使用structmiscdeivce来描述一个混杂设备structmiscdevice{ int minor;conststruct file_opreations *fops;structlist_head list;structdevice *parent;structdevice *this_device;}使用时只需填写minor次设备号，*name设备名，*fops文件操作函数集即可。
Linux内核使用misc_register函数注册一个混杂设备。注册成功后，linux内核为自动为该设备创建设备文件。
intmisc_register(struct miscdevice *misc)
二、驱动代码
1.驱动代码一这段LED驱动代码采用手动I/O内存映射的方式访问。没有使用申请内存区域函数，这样使不安全的。直接访问I/O内存地址而不是通过读写函数访问也是不安全。同时驱动代码包含硬件相关代码也是移植性不好的。写这段代码是为了帮助理解I/O内存映射的过程。
view plain #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
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;
//注册混杂设备ret =misc_register(&misc);
//映射I/O内存gpb_con = (volatileunsigned long *)ioremap(0x56000010， 16); //0x56000010为GPIOB控制寄存器的物理地址gpb_data = gpb_con+1;
//配置LED对应的GPIOB 5、6、7、8口为输出并初始化为1，LED灭*gpb_con |=(1
printk("ledsinit. ");return ret;}
static void leds_exit(void)
{
misc_deregister(&misc);
printk("leds_exit ");}
module_init(leds_init);module_exit(leds_exit);
MODULE_AUTHOR("Y-Kee");MODULE_LICENSE("GPL");
2.驱动代码二：采用内核定义好的GPIO接口(S3C2410_GPB5和S3C2410_GPB5_OUTP)和GPIO操作函数(s3c2410_gpio_setpin和s3c2410_gpio_cfgpin)。可移植性好，也是正确的做法。内核的GPIO操作函数也是通过一些的运算将GPIO接口换算成虚拟内存地址然后进行访问的。
view plain #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;
//注册混杂设备ret =misc_register(&misc);
//配置LED对应的GPIOB 5、6、7、8口为输出并初始化为1，LED灭for(i=0; i
{ s3c2410_gpio_cfgpin(led_table[i]，led_cfg_table[i]);s3c2410_gpio_setpin(led_table[i]，1);}
printk("ledsinit. ");return ret;}
static void leds_exit(void)
{
misc_deregister(&misc);printk("leds_exit ");}
module_init(leds_init);module_exit(leds_exit);
MODULE_AUTHOR("Y-Kee");MODULE_LICENSE("GPL");
原文出自【比特网】，转载请保留原文链接：http://soft.chinabyte.com/os/488/12166488.shtml
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