作为开头篇,我不想写HELLLOWORLD驱动,甚至字符设备驱动的开发,这样文章充斥在各大网站上的博客上,随便搜搜,就可以找到几百篇。这是最基本的东西,通过这些内容的学习,我们要掌握LINUX驱动的基本要素,比如初始化函数,退初函数,以及去理解简单的驱动的MAKEFILE的编写,推荐去看LDD,这方面有比较详细的叙述。
但是我的理解,即使我们会写这些东西,对我们的工作也没有太大的用处,如果你深入去读LINUX的驱动代码,就会发现,你还是云里雾里。比如触摸屏是字符设备,可是怎么我看到的触摸屏驱动里根本看不到一点字符设备的影子。OHOH...,因此我觉得学习LINUX驱动,要跳出一个圈子,不能把自己局限在某个驱动的编写上,而应该把重心放在模型或者架构的层次上去掌握它,只有这样才能更快地深入地理解LINUX驱动的精髓。
因此在看过HELLWORLD或者写过一个简单的字符设备驱动之后,应该迅速地去学习LINUX的设备模型,这是我们必须第一个要学习的模型,也是最重要一个模型。如果你不能理解它,你将掉进驱动的泥潭里。
学习之前,不要忘记,源码,源码!!!在看任何关于LINUX的文章的时候,都要把SOURCEINSIGHT打开,随时要做好准备去查源码,源码是理解任何LINUX驱动的捷径。
不要忘记这个目录Documentation,你会有意想不到的发现,这是LINUX开发者留给我们的精华。
LINUX设备模型四要素
linux设备模型的抽象是总线、设备、驱动,类。按照这个顺序来分析就可以勾勒出linux设备模型。
很多人看设备模型,会选择直接去学习Kobject、Kset 和Subsystem(在2.6其实也是KSET),进入了个大坑,让人直接对LINUX驱动模型的理解望而生畏。这么复杂的东西,实在太难以理解了。我们是不是可以试着先忽略掉它们,你们是谁呀,我不想知道你们,滚一边去。
我们先简单的讲一下总线、设备、驱动的关系(类到下一节再来说)。在LINUX驱动的世界里,所有的设备和驱动都是挂在总线上的,也就是总线来管理设备和驱动的,总线知道挂在它上边的所有驱动和设备的情况,由总线完成驱动和设备的匹配和探测。至于怎么实现,以后再讲,现在只要姐的这一点就可以了。让我们想象以前我们工作碰到的各种总线,I2C,SPI,PCI等等,看来总线也不神秘呀。如果你够聪明的话,估计你要问,有些设备不是直接连在总线上的呀,LINUX如何管理的呢?比如RTC,那我先告诉你,针对SOC(什么是SOC,自己去BAIDU去)上一些外设,系统已经虚拟了一个PLATFORM总线,更准确的说,是一套PLATFORM总线,设备,驱动, 甚至I2C这些总线也是挂在这个PLARFORM上的。是不是迷糊了? 那就暂时忘记最后半句话。
在我们的脑海中,应该有这个概念,总线上挂着驱动和设备,一个驱动可以管理多个设备,一个设备保存一个对应驱动的信息,一般在初始化的时候,总线先初始化,然后设备先注册,最后驱动去找设备,完成他们之间的衔接。
我们要不要去写一个总线驱动呢?可以说99.999999%的人都不需要,系统已经给我们准备好了我们所学要的总线。对于我们来说,就是去学好怎么在系统中添加设备以及相关的驱动就行了。我是没写过任何总线的驱动,所以我们看看设备和驱动,回头再看总线。
LINUX设备
在底层,LINUX设备都可以用DEVICE结构的一个实例来表示:
struct device {
在这个节都中还包含着许多其他的结构成员,只是我们现在暂时不考虑,否则又要出现很多个为什么了。我们现在只关心这几个成员:
1)设备类型
2)设备所挂的总线
3)设备的驱动
4)设备的私有数据
可以看出,描述设备的结构已经把自身和总线以及设备关联起来,一般情况下,我们也不会这么定义一个设备。为了描述一个设备,常常把设备其他信息和这个结构定义在一起来描述特定的设备。以我们之前提到的虚拟的PLARFORMDEVICE为例:
struct platform_device {
};
在我们写的驱动里,我们常常这么定义一个设备:platform_device
在S3C系列中,它所支持的大部分设备都是在common-sdk.c和MACH-SMDK***.C中定义好,在板级初始化的时候通过smdkXXXX_init(void)把设备添加到系统中->调用platform_add_devices。而这个函数platform_add_devices的参数smdk_devs则包含系统了S3C上支持的设备。
//共用的
static struct platform_device __initdata *smdk_devs[] = {
};
//具体芯片的
static struct platform_device *smdk2410_devices[] __initdata ={
};
在MACH-SMDK***.C文件(比如MACH-SMDK2410.C)的最后几行看看MACHINE_START->smdk2410_init->smdk_machine_init()->platform_add_devices,就这样完成了板子上主要设备的注册,挂在PLATFORM总线上了。
关于换个PLATFORMDEVICE,还有一个很关键的地方就是该结构一个重要的元素是resource,该元素存入了最为重要的设备资源信息,定义在kernel\include\linux\ioport.h中,
struct resource {
};
具体可以这么定义:
static struct resource s3c_lcd_resource[] = {
};
这里定义了两组resource,它描述了一个LCD设备的资源,第1组描述了这个LCD设备所占用的
总线地址范围,也就是DATASHEET上LCD控制器的寄存器地址的范围IORESOURCE_MEM表示第1组描述的是内存类型的资源信息,第2组描述了这个LCD设备的中断号,IORESOURCE_IRQ表示第2组描述的是中断资源信息。设备驱动会根据flags来获取相应的资源信息。
设备驱动
在LINUX中,一个设备驱动是以device_driver这个结构描述的(还包含着许多其他的结构成员,只是我们现在暂时不考虑)。
struct device_driver {
};
driver_register用来把去总挂接到总线上。
和DEVICE类似,在写驱动的时候,我们也会把device_driver 包装一下,比如platform_driver。
struct platform_driver {
};
我们定义一个LCD驱动:
static struct platform_driver s3c_fb_driver = {
};
在模块初始化的时候,调用platform_driver_register调用driver_register把注册platform_driver到PLATFORM总线上,去看看platform_driver_register的实现就什么都清楚了。
int platform_driver_register(struct platform_driver *drv)
{
}
在一个驱动中,最最重要的一个接口就是probe函数,它负责去获取对应DEVICE的数据信息,然后初始化这个设备。如果完成这个函数,我们就完成了驱动的大部分工作了。暂时先停住,在具体的驱动分析中,我们再来考虑这个问题。
到目前为止,我们还没有说清楚这个DEVICE和DRIVER是怎么联系起来的。正如你想到的,我们要去总线那里去看看,它是设备模型中的管理者嘛,因此把驱动和设备联系起来,就是它主要的工作了。
总线
我们直接看代码,看看总线在系统中是如何表述的:
struct bus_type {
};
name 就是总线的名字,比如PLATFORM,PCI,I2C等等。
对于总线,PLATFORM总线倒是没有封装,直接采用下边方法定义:
struct bus_type platform_bus_type = {
这条总线在系统初始化的时候通过platform_bus_init来初始化,显然这个动作应该驱动注册之前完成。
总线是用MATCH方法来完成驱动和设备的联系的。当总线上的新设备或者新的驱动程序被添加的时候,会来调用这个函数。如果指定的驱动程序能够处理指定的设备,干函数就返回非0,去执行驱动的PROBE函数.
我们结合驱动的注册来看看这个过程是什么样子的?
在驱动初始化函数中调用函数platform_driver_register()注册platform_driver,需要注意的是
platform_device结构中name元素和platform_driver结构中driver.name必须是相同的,这样
在platform_driver_register()注册时会对所有已注册的所有platform_device中的name和当前注
册的platform_driver的driver.name进行比较,只有找到相同的名称的platfomr_device才能注册
成功,当注册成功时会调用platform_driver结构元素probe函数指针。
platform_driver_register
platform_driver->probe
这样就直接走到我们驱动PROBE函数中,这个过程很负责,但是对于我们来说只要记住亮点:
1)MATCH的标准: NAME 要相同,或者有的驱动和设备支持ID
2)MATCH成功,我们就转向驱动的PROBE函数。
我们来看一个驱动的PROBE函数:
static int
{
//这个数据是在设备定义的时候定义的,就是我们前面看到的内存,IRQ等资源
//获取时钟,并且ENABLE它
//处理来自驱动的资源,记着去ioremap,为什么呢?见下边。
//初始化硬件
//出错处理
}
这里说明一下如何获取资源的:
当进入probe函数后,需要获取设备的资源信息,获取资源的函数有:
struct resource * platform_get_resource(struct platform_device*dev, unsigned int type, unsigned int num);
根据参数type所指定类型,例如IORESOURCE_MEM,来获取指定的资源。
struct int platform_get_irq(struct platform_device *dev, unsignedint num);
获取资源中的中断号。
struct resource * platform_get_resource_byname(structplatform_device *dev, unsigned int type, char *name);
根据参数name所指定的名称,来获取指定的资源。
int platform_get_irq_byname(struct platform_device *dev, char*name);
根据参数name所指定的名称,来获取资源中的中断号。
ioremap是用来把资源中定义的物理地址转换成内核虚拟地址的,我们的代码中用到的地址是虚拟地址,必须做这样的转换哟。还有一种静态的转换方法,我们以后再来看。
在ioremap之后,我们就可以读写外设的寄存器了,比如控制寄存器,状态寄存器,数据寄存器等等,这样就可以操作外围设备了。
当然,还有一些其他东西没有提,对应各种注册,添加函数,同样存在注销,移除等函数,基本就是做相反的操作,只要稍微看看就行了。
上边的例子是以PLATFORM 的总线,设备和驱动来讲的,其实I2C等等总线以及设备也采取的是大致的流程。