字符设备驱动模版-中断

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修改设备树

1添加pinctrl节点

• 1创建对应的节点

  • 在 iomuxc 节点的 imx6ul-evk 子节点下

• 2添加“fsl,pins”属性

• 3在“fsl,pins”属性中添加PIN配置信息

  • imx6ul-pinfunc.h

2添加设备节点

• 1创建设备节点

• 2描述设备树节点的地址和长度所占大小

• 3指定设备的兼容性

• 4指定设备所使用的引脚控制器的名称,default默认值

• 5添加pinctrl信息

• 6添加GPIO属性信息

• 7指定中断控制器的节点路径

• 8设置中断源

• 9指定设备的状态

3检查PIN是否被其他外设使用

• 检查 pinctrl 设置

• 如果这个 PIN 配置为 GPIO 的话，检查这个 GPIO 有没有被别的外设使用

4查看节点是否创建成功

• 1编译make dtbs

• 2拷贝sudo cp arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb /home/alientek/linux/tftp/ -f

• 3启动开发板

  • cd /proc/device-tree/

  • cd 节点/

  • ls

驱动程序

1基本宏定义

2中断 IO 描述结构体

• struct irq_keydesc {
  }

  • 使用 irq_keydesc 结构体即可描述一个按键中断

• 1gpio

  • int gpio

• 2中断号

  • int iqrnum

• 3按键对应的键值

  • unsigned char value

• 4名字

  • char name[10]

• 5中断服务函数

  • irqreturn_t (*handler)(int, void *)

3设备结构体

• struct imx6uirq_dev{
  }

• 1设备号

  • dev_t devid

• 2cdev

  • struct cdev cdev

• 3类

  • struct class *class

• 4设备

  • struct device *device

• 5主设备号

  • int major

• 6次设备号

  • int minor

• 7设备节点

  • struct device_node *nd

• 8有效的按键键值

  • atomic_t keyvalue

• 9标记是否完成一次完成的按键

  • atomic_t releasekey

• 10定义一个定时器

  • struct timer_list timer

• 11按键描述数组

  • struct irq_keydesc irqkeydesc[KEY_NUM]

• 12当前的按键号

  • unsigned char curkeynum

4中断服务函数

• static irqreturn_t key0_handler(int irq, void *dev_id)

  • @param - irq : 中断号

  • @param - dev_id : 设备结构

  • @return : 中断执行结果

• 具体步骤

  • 1将 dev_id 转换为 struct imx6uirq_dev 结构体指针，并将其赋值给 dev 变量

    • 这样可以通过 dev 变量来访问设备的其他成员

  • 2具体服务操作

• 用到的其他函数

  • 修改定时值

    • int mod_timer(struct timer_list *timer, unsigned long expires)

      • 如果定时器还没有激活的话，mod_timer 函数会激活定时器

    • timer：要修改超时时间(定时值)的定时器

    • expires：修改后的超时时间

    • 返回值：0，调用 mod_timer 函数前定时器未被激活；1，调用 mod_timer 函数前定时器已
      被激活

5定时器服务函数

• void timer_function(unsigned long arg)

  • @param – arg : 设备结构变量

  • @return : 无

• 具体步骤

  • 1将 arg 转换为 struct imx6uirq_dev 结构体指针，并将其赋值给 dev 变量

    • 这样可以通过 dev 变量来访问设备的其他成员

  • 2具体服务操作

• 用到的其他函数

  • 1获取某个IO的值

    • #define gpio_get_value __gpio_get_value
      int __gpio_get_value(unsigned gpio)

    • gpio：要获取的 GPIO 标号

    • 返回值：非负值，得到的 GPIO 值；负值，获取失败

  • 2给原子变量赋值

    • void atomic_set(atomic_t *v, int i)

    • 向 v 写入 i 值

6初始化外设IO

• static int 设备_init(void)

• 具体步骤

  • 1获取设备节点

  • 2提取 GPIO

  • 3初始化 key 所使用的 IO，并且设置成中断模式

    • 1缓冲区清零

    • 2组合名字

    • 3申请GPIO

    • 4设置GPIO为输入

    • 5获取中断号

  • 4申请中断

  • 5创建定时器

• 用到的其他函数

  • 1通过路径来查找指定的节点

    • of_find_node_by_path(const char *path)

    • path：带有全路径的节点名，可以使用节点的别名，比如“/backlight”就是 backlight 这个
      节点的全路径。

    • 返回值：找到的节点，如果为 NULL 表示查找失败

  • 2获取 GPIO 编号

    • int of_get_named_gpio
      (struct device_node *np,
      const char *propname,
      int index

    • np：设备节点

    • propname：包含要获取 GPIO 信息的属性名

    • index：GPIO 索引，因为一个属性里面可能包含多个 GPIO，此参数指定要获取哪个 GPIO
      的编号，如果只有一个 GPIO 信息的话此参数为 0

    • 返回值：正值，获取到的 GPIO 编号；负值，失败

  • 3将一块内存区域的内容设置为指定的值

    • void *memset(void *ptr, int value, size_t num)

    • 常见用途是将内存区域清零，即将所有字节设置为0

    • ptr：指向要设置值的内存区域的指针

    • value：要设置的值，以整数形式表示

    • num：要设置的字节数

  • 4将格式化的数据写入字符串缓冲区

    • str：指向目标字符串缓冲区的指针，用于存储格式化后的数据

    • format：格式化字符串，指定了要写入缓冲区的数据的格式

    • …：可变参数列表，根据 format 字符串中的格式化指示符，指定要写入缓冲区的数据

  • 5申请一个 GPIO 管脚

    • int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)

    • gpio：要申请的 gpio 标号，使用 of_get_named_gpio 函数从设备树获取指定 GPIO 属性信息，此函数会返回这个 GPIO 的标号。

    • label：给 gpio 设置个名字

    • 返回值：0，申请成功；其他值，申请失败

  • 6设置某个 GPIO 为输入

    • int gpio_direction_input(unsigned gpio)

    • gpio：要设置为输出的 GPIO 标号

    • 返回值：0，设置成功；负值，设置失败

  • 7获取中断号

    • unsigned int irq_of_parse_and_map(struct device_node *dev,
      int index)

      • 可以处理未注册的GPIO引脚，并且更加灵活

    • dev：设备节点

    • index：索引号，interrupts 属性可能包含多条中断信息，通过 index 指定要获取的信息

    • 返回值：中断号

  • 8申请中断

    • int request_irq(unsigned int irq,
      irq_handler_t handler,
      unsigned long flags,
      const char *name,
      void *dev)

    • irq：要申请中断的中断号

    • handler：中断处理函数，当中断发生以后就会执行此中断处理函数

    • flags：中断标志

    • name：中断名字，设置以后可以在/proc/interrupts 文件中看到对应的中断名字

    • dev：如果将 flags 设置为 IRQF_SHARED 的话，dev 用来区分不同的中断，一般情况下将
      dev 设置为设备结构体，dev 会传递给中断处理函数 irq_handler_t 的第二个参数

    • 返回值：0 中断申请成功，其他负值 中断申请失败，如果返回-EBUSY 的话表示中断已经
      被申请了

  • 9初始化 timer_list 类型变量

    • void init_timer(struct timer_list *timer)

    • timer：要初始化定时器

    • 返回值：没有返回值

7打开设备

• static 设备_open(struct inode *inode, struct file *filp)

  • @param – inode : 传递给驱动的 inode，文件和目录的元数据结构

  • @param - filp : 文件指针结构体（文件描述）

  • @return : 0成功；其他 失败

• 具体步骤

  • 1设置私有数据

8从设备读取数据

• static ssize_t 设备_read(struct file *filp, char __user *buf,
  size_t cnt, loff_t *offt)

  • @param – filp : 要打开的设备文件(文件描述符)

  • @param – buf : 返回给用户空间的数据缓冲区

  • @param - cnt : 要读取的数据长度

  • @param – offt : 相对于文件首地址的偏移

  • @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败

• 具体步骤

  • 判断是否按下

    • 按下

      • 判断是否属于松开后按下

        • 松开后按下

          • 最高位置1

        • 未松开后按下

          • return -EINVAL

        • 按下标志清零

    • 未按下

      • return -EINVAL

• 用到的其他函数

  • 1内核空间的数据到用户空间的复制

    • static inline long copy_to_user(void __user *to, const void *from, unsigned long n)

    • to 表示目的

    • from 表示源

    • n 表示要复制的数据长度

    • 返回值：如果复制成功，返回值为 0，如果复制失败则返回负数

  • 2给原子变量赋值

    • void atomic_set(atomic_t *v, int i)

    • 向 v 写入 i 值

9设备操作函数

10驱动入口函数

• static int __init 设备_init(void)

• 用到的其他函数

  • 1初始化自旋锁

    • int spin_lock_init(spinlock_t *lock)

    • lock：指向 spinlock_t 类型的自旋锁变量的指针

    • 返回值是一个整数 int，表示初始化是否成功。通常情况下，返回值为 0 表示初始化成功，非零值表示初始化失败

  • 2将给定的主设备号和次设备号的值组合成 dev_t 类型的设备号

    • MKDEV(ma,mi)

  • 3注册设备号

    • int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)

      • 定了设备的主设备号和次设备号

    • int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)

      • 没有指定设备号

    • from 是要申请的起始设备号，也就是给定的设备号

    • count 是要申请的数量，一 般都是一个

    • name 是设备名字

    • 返回值是一个整数 int，表示注册是否成功。通常情况下，返回值为 0 表示注册成功，负数表示注册失败

  • 4初始化cdev

    • void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)

    • cdev 就是要初始化的 cdev 结构体变量

    • fops 就是字符设备文件操作函数集合

  • 5向 Linux 系统添加字符设备(cdev 结构体变量)

    • int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)

    • p 指向要添加的字符设备(cdev 结构体变量

    • dev 就是设备所使用的设备号

    • count 是要添加的设备数量

    • 返回值是一个整数 int，表示添加是否成功。通常情况下，返回值为 0 表示添加成功，负数表示添加失败

  • 6类创建

    • struct class *class_create (struct module *owner, const char *name)

      • 是一个·宏函数

    • owner 一般为 THIS_MODULE

    • name 是类名字

    • 返回值是个指向结构体 class 的指针，也就是创建的类

  • 7创建设备

    • struct device *device_create(struct class *class,
      struct device *parent,
      dev_t devt,
      void *drvdata,
      const char *fmt, …)

    • class 就是设备要创建哪个类下面

    • 参数 parent 是父设备，一般为 NULL，也就是没有父设备

    • devt 是设备号

    • drvdata 是设备可能会使用的一些数据，一般为 NULL

    • fmt 是设备名字，如果设置 fmt=xxx 的话，就会生成/dev/xxx 这个设备文件

    • 返回值就是创建好的设备

  • 8初始化 timer_list 类型变量

    • void init_timer(struct timer_list *timer)

    • timer：要初始化定时器

    • 返回值：没有返回值

• 具体步骤

  • 1初始化自旋锁

  • 2注册字符设备驱动

    • 1注册设备号

      • 1.1指定设备号

        • 1.1-1主设备号和次设备号合并为一个设备号

        • 1.1-2申请设备号

      • 1.2未指定设备号

        • 1.2-1申请设备号

        • 1.2-2获取主设备号

        • 1.2-3获取次设备号

      • 1.3输出主次设备号信息

    • 2初始化cdev

    • 3添加cdev

    • 4创建类

    • 5创建设备

    • 6初始化按键

      • 1初始化按键有效值为无效

      • 2初始化按键是否按下标志位为0

      • 3调用按键初始化函数

11驱动出口函数

• static void __exit 设备_exit(void)

• 用到的其他函数

  • 1用于设置某个GPIO的值

    • void __gpio_set_value(unsigned gpio, int value)

    • gpio：要设置的 GPIO 标号

    • value：要设置的值

  • 2删除定时器

    • int del_timer_sync(struct timer_list *timer)

      • 会等待其他处理器使用完定时器再删除

    • int del_timer(struct timer_list * timer)

      • 不管定时器有没有被激活，都可以使用此函数删除

    • timer：要删除的定时器

    • 返回值：0，定时器还没被激活；1，定时器已经激活

  • 3从 Linux 内核中删除相应的字符设备

    • void cdev_del(struct cdev *p)

    • p 就是要删除的字符设备

  • 4设备号释放

    • void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)

    • from：要释放的设备号

    • count：表示从 from 开始，要释放的设备号数量

  • 5设备删除

    • void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

    • class 是要删除的设备所处的类

    • devt 是要删除的设备号

  • 6类删除

    • void class_destroy(struct class *cls)

    • cls 就是要删除的类

  • 7释放中断

    • void free_irq(unsigned int irq,
      void *dev)

    • irq：要释放的中断

    • dev：如果中断设置为共享(IRQF_SHARED)的话，此参数用来区分具体的中断。共享中断
      只有在释放最后中断处理函数的时候才会被禁止掉。

• 具体步骤

  • 1删除定时器

  • 2释放中断

  • 3注销字符设备驱动

    • 1删除cdev

    • 2注销设备号

    • 3注销设备

    • 4注销类

12指定出入口

• module_init(xxx_init)

• module_exit(xxx_exit)

13LICENSE作者信息

• MODULE_LICENSE(“”)

• MODULE_AUTHOR(“”)

测试APP

实现的内容如下：

通过不断的读取/dev/imx6uirq 文件来获取按键值，当按键
按下以后就会将获取到的按键值输出在终端上

具体步骤

• 主程序

  • 1判断命令参数传输数量是否正确

  • 2打开设备驱动

  • 3while语句

    • 1读取命令

    • 2判断命令，执行具体操作

  • 4关闭文件

用到的其他函数

• 1打开设备驱动

  • int open(const char *pathname, int flags)

  • pathname：要打开的设备或者文件名

  • flags：文件打开模式

  • 返回值：如果文件打开成功的话返回文件的文件描述符

• 2接收键盘数据

  • int scanf(const char *format, …);

  • format 是格式控制字符串，指定了要读取的数据的类型和格式

  • … 表示可变参数，用于指定要读取的变量

  • 返回值：返回非1表示参数输入错误

• 3读取一行字符串并存储到指定的字符数组中

  • char *gets(char *str)

  • str 存储的数组

• 4向驱动发送控制信息

  • 对应应用程序的timer_unlocked_ioctl函数

  • ioctl(fd, cmd, arg)

  • filp 是对应的设备文件

  • cmd 是应用程序发送过来的命令信息

  • arg 是应用程序发送过来的参数

运行测试

编译

• 修改Makefile

• make -j32

• arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp

将驱动程序和APP移到根文件下

• sudo cp chrdevbase.ko chrdevbaseApp /home/zuozhongkai/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -f

运行

• 1进入到目录 lib/modules/4.1.15 中

• 2depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令

• 3modprobe gpioled.ko //加载驱动

  • 报错

    • modprobe: module ath.ko not found in modules.dep

      • 编辑modules.dep
        vim /lib/modules/$(shell uname -r)/modules.dep
        增加：
        kernel/drivers/wifi/ath.ko: //其中kernel/drivers/wifi/为驱动文件路径

• 4输入“lsmod”命令即可查看当前系统中存在的模块

• 5查看中断是否成功注册

  • cat /proc/interrupts

• 6用命令测试

  • ./ledApp /dev/gpioled 1 //打开 LED 灯

  • ./ledApp /dev/gpioled 0 //关闭 LED 灯

• 7卸载驱动

  • rmmod gpioled.ko