嵌入式linux/鸿蒙开发板(IMX6ULL)开发(三十四)查询方式的按键驱动程序_编写框架

简介: 嵌入式linux/鸿蒙开发板(IMX6ULL)开发(三十四)查询方式的按键驱动程序_编写框架

1.查询方式的按键驱动程序_编写框架


1.1 LED驱动回顾


对于LED,APP调用open函数导致驱动程序的led_open函数被调用。在里面,把GPIO配置为输出引脚。安装驱动程序后并不意味着会使用对应的硬件,而APP要使用对应的硬件,必须先调用open函数。所以建议在驱动程序的open函数中去设置引脚。

APP继续调用write函数传入数值,在驱动程序的led_write函数根据该数值去设置GPIO的数据寄存器,从而控制GPIO的输出电平。

怎么操作寄存器?从芯片手册得到对应寄存器的物理地址,在驱动程序中使用ioremap函数映射得到虚拟地址。驱动程序中使用虚拟地址去访问寄存器。

1670920381319.jpg

1.2 按键驱动编写思路


GPIO按键的原理图一般有如下2种:

1670920392445.jpg

按键没被按下时,上图中左边的GPIO电平为高,右边的GPIO电平为低。 按键被按下后,上图中左边的GPIO电平为低,右边的GPIO电平为高。


编写按键驱动程序最简单的方法如下图所示:

1670920402317.jpg

回顾一下编写驱动程序的套路:

1670920412038.jpg

对于使用查询方式的按键驱动程序,我们只需要实现button_open、button_read。


1.3 编程:先写框架


我们的目的写出一个容易扩展到各种芯片、各种板子的按键驱动程序,所以驱动程序分为上下两层:

①button_drv.c分配/设置/注册file_operations结构体, 起承上启下的作用,向上提供button_open,button_read供APP调用。而这2个函数又会调用底层硬件提供的p_button_opr中的init、read函数操作硬件。

②board_xxx.c分配/设置/注册button_operations结构体。 这个结构体是我们自己抽象出来的,里面定义单板xxx的按键操作函数。


这样的结构易于扩展,对于不同的单板,只需要替换board_xxx.c提供自己的button_operations结构体即可。

1670920430453.jpg

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\
04_button_drv\01_button_drv_template


1.3.1 把按键的操作抽象出一个button_operations结构体


首先看看button_drv.h,它定义了一个button_operations结构体,把按键的操作抽象为这个结构体:

04 struct button_operations {
05     int count;
06     void (*init) (int which);
07     int (*read) (int which);
08 };
09
10 void register_button_operations(struct button_operations *opr);
11 void unregister_button_operations(void);
12


再看看board_xxx.c,它实现了一个button_operations结构体,代码如下。

第45行调用register_button_operations函数,把这个结构体注册到上层驱动中。

37 static struct button_operations my_buttons_ops ={
38     .count = 2,
39     .init  = board_xxx_button_init_gpio,
40     .read  = board_xxx_button_read_gpio,
41 };
42
43 int board_xxx_button_init(void)
44 {
45     register_button_operations(&my_buttons_ops);
46     return 0;
47 }
48


1.3.2 驱动程序的上层:file_operations结构体


上层是button_drv.c,它的核心是file_operations结构体,首先看看入口函数,代码如下。

第83行向内核注册一个file_operations结构体。

第85行创建一个class,但是该class下还没有device,在后面获得底层硬件的信息时再在class下创建device:这只是用来创建设备节点,它不是驱动程序的核心。

81 int button_init(void)
82 {
83     major = register_chrdev(0, "100ask_button", &button_fops);
84
85     button_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_button");
86     if (IS_ERR(button_class))
87         return -1;
88
89     return 0;
90 }
91


再来看看button_drv.c中file_operations结构体的成员函数,代码如下。

第34、44行都用到一个button_operations指针,它是从何而来?

28 static struct button_operations *p_button_opr;
29 static struct class *button_class;
30
31 static int button_open (struct inode *inode, struct file *file)
32 {
33     int minor = iminor(inode);
34     p_button_opr->init(minor);
35     return 0;
36 }
37
38 static ssize_t button_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *off)
39 {
40     unsigned int minor = iminor(file_inode(file));
41     char level;
42     int err;
43
44     level = p_button_opr->read(minor);
45     err = copy_to_user(buf, &level, 1);
46     return 1;
47 }
48
49
50 static struct file_operations button_fops = {
51     .open = button_open,
52     .read = button_read,
53 };


上面第34、44行都用到一个button_operations指针,来自于底层硬件相关的代码。

底层代码调用register_button_operations函数,向上提供这个结构体指针。

register_button_operations函数代码如下,它还根据底层提供的button_operations调用device_create,这是创建设备节点(第62行)。

55 void register_button_operations(struct button_operations *opr)
56 {
57     int i;
58
59     p_button_opr = opr;
60     for (i = 0; i < opr->count; i++)
61     {
62         device_create(button_class, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "100ask_button%d", i);
63     }
64 }
65


1.4 测试


这只是一个示例程序,还没有真正操作硬件。测试程序操作驱动程序时,只会导致驱动程序中打印信息。

首先设置交叉工具链,修改驱动Makefile中内核的源码路径,编译驱动和测试程序。

启动开发板后,通过NFS访问编译好驱动程序、测试程序,就可以在开发板上如下操作了:

# insmod button_drv.ko   // 装载驱动程序
[  435.276713] button_drv: loading out-of-tree module taints kernel.
# insmod board_xxx.ko
# ls /dev/100ask_button* -l     // 查看设备节点
crw-------    1 root     root      236,   0 Jan 18 08:57 /dev/100ask_button0
crw-------    1 root     root      236,   1 Jan 18 08:57 /dev/100ask_button1
# ./button_test /dev/100ask_button0    // 读按键
[  450.886180] /home/book/source/04_button_drv/01_button_drv_template/board_xxx.c board_xxx_button_init_gpio 28, init gpio for button 0
[  450.910915] /home/book/source/04_button_drv/01_button_drv_template/board_xxx.c board_xxx_button_read_gpio 33, read gpio for button 0
get button : 1    // 得到数据


1.5 课后怎业


合并LED、BUTTON框架驱动程序:01_led_drv_template、01_button_drv_template,合并为:gpio_drv_template

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