1.1 面向对象
字符设备驱动程序抽象出一个file_operations结构体； 我们写的程序针对硬件部分抽象出led_operations结构体。
1.2 分层
上下分层，比如我们前面写的LED驱动程序就分为2层：
① 上层实现硬件无关的操作，比如注册字符设备驱动：leddrv.c
②下层实现硬件相关的操作，比如board_A.c实现单板A的LED操作
1.3 分离
还能不能改进？分离。 在board_A.c中，实现了一个led_operations，为LED引脚实现了初始化函数、控制函数：
static struct led_operations board_demo_led_opr = { .num = 1, .init = board_demo_led_init, .ctl = board_demo_led_ctl, };
如果硬件上更换一个引脚来控制LED怎么办？你要去修改上面结构体中的init、ctl函数。
实际情况是，每一款芯片它的GPIO操作都是类似的。
比如：GPIO1_3、GPIO5_4这2个引脚接到LED：
①GPIO1_3属于第1组，即GPIO1。 有方向寄存器DIR、数据寄存器DR等，基础地址是addr_base_addr_gpio1。 设置为output引脚：修改GPIO1的DIR寄存器的bit3。 设置输出电平：修改GPIO1的DR寄存器的bit3。
② GPIO5_4属于第5组，即GPIO5。 有方向寄存器DIR、数据寄存器DR等，基础地址是addr_base_addr_gpio5。
设置为output引脚：修改GPIO5的DIR寄存器的bit4。 设置输出电平：修改GPIO5的DR寄存器的bit4。
既然引脚操作那么有规律，并且这是跟主芯片相关的，那可以针对该芯片写出比较通用的硬件操作代码。
比如board_A.c使用芯片chipY，那就可以写出：chipY_gpio.c，它实现芯片Y的GPIO操作，适用于芯片Y的所有GPIO引脚。
使用时，我们只需要在board_A_led.c中指定使用哪一个引脚即可。 程序结构如下：
以面向对象的思想，在board_A_led.c中实现led_resouce结构体，它定义“资源”──要用哪一个引脚。
在chipY_gpio.c中仍是实现led_operations结构体，它要写得更完善，支持所有GPIO。
1.4 写示例代码
使用GIT下载所有源码后，本节源码位于如下目录：
01_all_series_quickstart\ 05_嵌入式Linux驱动开发基础知识\source\02_led_drv\03_led_drv_template_seperate
程序仍分为上下结构：上层leddrv.c向内核注册file_operations结构体；下层chip_demo_gpio.c提供led_operations结构体来操作硬件。
下层的代码分为2个：chip_demo_gpio.c实现通用的GPIO操作，board_A_led.c指定使用哪个GPIO，即“资源”。
led_resource.h中定义了led_resource结构体，用来描述GPIO：
04 /* GPIO3_0 */ 05 /* bit[31:16] = group */ 06 /* bit[15:0] = which pin */ 07 #define GROUP(x) (x>>16) 08 #define PIN(x) (x&0xFFFF) 09 #define GROUP_PIN(g,p) ((g<<16) | (p)) 10 11 struct led_resource { 12 int pin; 13 }; 14 15 struct led_resource *get_led_resouce(void); 16
board_A_led.c代码如下：根据上面头文件来描叙需要的GPIO,它实现一个led_resource结构体，并提供访问函数：
#include "led_resource.h" static struct led_resource board_A_led = { .pin = GROUP_PIN(3,1), }; struct led_resource *get_led_resouce(void) { return &board_A_led; }
chip_demo_gpio.c中，首先获得board_A_led.c实现的led_resource结构体，然后再进行其他操作，请看下面第26行：先看一下头文件。
#ifndef _LED_OPR_H #define _LED_OPR_H struct led_operations { int (*init) (int which); /* 初始化LED, which-哪个LED */ int (*ctl) (int which, char status); /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */ }; struct led_operations *get_board_led_opr(void); #endif
#include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/miscdevice.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/major.h> #include <linux/mutex.h> #include <linux/proc_fs.h> #include <linux/seq_file.h> #include <linux/stat.h> #include <linux/init.h> #include <linux/device.h> #include <linux/tty.h> #include <linux/kmod.h> #include <linux/gfp.h> #include "led_opr.h" #include "led_resource.h" static struct led_resource *led_rsc; static int board_demo_led_init (int which) /* 初始化LED, which-哪个LED */ { //printk("%s %s line %d, led %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which); if (!led_rsc) { led_rsc = get_led_resouce(); } printk("init gpio: group %d, pin %d\n", GROUP(led_rsc->pin), PIN(led_rsc->pin)); switch(GROUP(led_rsc->pin)) { case 0: { printk("init pin of group 0 ...\n"); break; } case 1: { printk("init pin of group 1 ...\n"); break; } case 2: { printk("init pin of group 2 ...\n"); break; } case 3: { printk("init pin of group 3 ...\n"); break; } } return 0; } static int board_demo_led_ctl (int which, char status) /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */ { //printk("%s %s line %d, led %d, %s\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which, status ? "on" : "off"); printk("set led %s: group %d, pin %d\n", status ? "on" : "off", GROUP(led_rsc->pin), PIN(led_rsc->pin)); switch(GROUP(led_rsc->pin)) { case 0: { printk("set pin of group 0 ...\n"); break; } case 1: { printk("set pin of group 1 ...\n"); break; } case 2: { printk("set pin of group 2 ...\n"); break; } case 3: { printk("set pin of group 3 ...\n"); break; } } return 0; } static struct led_operations board_demo_led_opr = { .init = board_demo_led_init, .ctl = board_demo_led_ctl, }; struct led_operations *get_board_led_opr(void) { return &board_demo_led_opr; }
最后看一下测试程序以及makefile:
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> #include <string.h> /* * ./ledtest /dev/100ask_led0 on * ./ledtest /dev/100ask_led0 off */ int main(int argc, char **argv) { int fd; char status; /* 1. 判断参数 */ if (argc != 3) { printf("Usage: %s <dev> <on | off>\n", argv[0]); return -1; } /* 2. 打开文件 */ fd = open(argv[1], O_RDWR); if (fd == -1) { printf("can not open file %s\n", argv[1]); return -1; } /* 3. 写文件 */ if (0 == strcmp(argv[2], "on")) { status = 1; write(fd, &status, 1); } else { status = 0; write(fd, &status, 1); } close(fd); return 0; }
# 1. 使用不同的开发板内核时, 一定要修改KERN_DIR # 2. KERN_DIR中的内核要事先配置、编译, 为了能编译内核, 要先设置下列环境变量: # 2.1 ARCH, 比如: export ARCH=arm64 # 2.2 CROSS_COMPILE, 比如: export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- # 2.3 PATH, 比如: export PATH=$PATH:/home/book/100ask_roc-rk3399-pc/ToolChain-6.3.1/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin # 注意: 不同的开发板不同的编译器上述3个环境变量不一定相同, # 请参考各开发板的高级用户使用手册 KERN_DIR = /home/book/100ask_roc-rk3399-pc/linux-4.4 all: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules $(CROSS_COMPILE)gcc -o ledtest ledtest.c clean: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean rm -rf modules.order rm -f ledtest # 参考内核源码drivers/char/ipmi/Makefile # 要想把a.c, b.c编译成ab.ko, 可以这样指定: # ab-y := a.o b.o # obj-m += ab.o # leddrv.c board_demo.c 编译成 100ask.ko 100ask_led-y := leddrv.o chip_demo_gpio.o board_A_led.o obj-m += 100ask_led.o
1.5 课后作业
使用“分离”的思想，去改造前面写的LED驱动程序：实现led_resouce，在里面可以指定要使用哪一个LED；改造led_operations，让它能支持更多GPIO。
注意：作为练习，led_operations结构体不需要写得很完善，不需要支持所有GPIO，你可以只支持若干个GPIO即可。
代码置留
