一、设计思想
1.1 面向对象
字符设备驱动程序抽象出一个 file_operations 结构体；
硬件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：
上层实现硬件无关的操作，比如注册字符设备驱动：leddrv.c
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
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：
（1）GPIO1_3 属于第 1 组，即 GPIO1。
a) 有方向寄存器 DIR、数据寄存器 DR 等，基础地址是 addr_base_addr_gpio1。
b) 设置为 output 引脚：修改 GPIO1 的 DIR 寄存器的 bit3。
c) 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。
a) 有方向寄存器 DIR、数据寄存器 DR 等，基础地址是 addr_base_addr_gpio5。
b) 设置为 output 引脚：修改 GPIO5 的 DIR 寄存器的 bit4。
c) 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。
二、代码分析
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”。
2.1 led_resource.h
led_resource.h 中定义了 led_resource 结构体，用来描述 GPIO：
#ifndef _LED_RESOURCE_H #define _LED_RESOURCE_H /* GPIO3_0 */ /* bit[31:16] = group */ /* bit[15:0] = which pin */ #define GROUP(x) (x>>16) #define PIN(x) (x&0xFFFF) #define GROUP_PIN(g,p) ((g<<16) | (p)) struct led_resource { int pin; }; struct led_resource *get_led_resouce(void); #endif
2.2 board_A_led.c
board_A_led.c 指定使用哪个 GPIO，它实现一个 led_resource 结构体,并提供访问函数：
当我们以后换了开发板我们只需要修改这里的资源函数
#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; }
第5行：表示第3组第1个引脚
.pin = GROUP_PIN(3,1)
第8~11行：便于访问这里的变量
2.3 chip_demo_gpio.c
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。
#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; }
第26行：先获得 board_A_led.c 实现的 led_resource 结构体
第29~52行：查看初始化的GPIO哪一组
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; } }
第60~84行：查看控制GPIO哪一组
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; } }
2.4 Makefile
# 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
2.5 ledtest
#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; }
三、上机测试
3.1编译
编译程序，把代码上传代服务器后执行 make 命令。
cp 100ask_led.ko ledtest ~/nfs_rootfs/
3.2 挂载到开发板
在开发板上挂载 NFS
3.3 测试
最后在开发板上加载驱动程序，执行测试程序，如下：
echo "7 4 1 7" > /proc/sys/kernel/printk //调整内核printk的打印级别
3.4 结果
