linux設備驅動歸納總結（十一）：寫個簡單的看門狗驅動
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設備驅動的歸納已經差不多了，趁着知識點還沒有遺忘，寫點代碼鞏固一下，來個簡單的看門狗驅動——靜態平臺類的雜設備看門狗驅動，有定時和重啓兩個基本功能。
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一、S3C2440中的看門狗——具體請看s3c2440文檔
看門狗應該可以算是S3C2440中最簡單的一個設備的，僅僅只有三個寄存器需要配置。S3C2440中的看門狗有兩種功能（只能二選一）：
1、復位功能，在指定時間內，如果沒有執行喂狗操作。指定時間到達後會執行系統重啓操作。
2、定時功能，每隔指定的時間，看門狗就會往處理器發送中斷，執行中斷處理函數。
接下來就要看看控制看門狗的三個寄存器：
1、控制寄存器——WTCON：
首先要看看分頻係數Prescaler value[15:8]和時鐘分頻Clock select[4:3]。看門狗的時鐘頻率就是通過這兩個值分頻得出的：
t_watchdog = 1/[ PCLK / (Prescaler value + 1) / Division_factor ]
每個(1/t_watchdog)秒，看門狗計數器減一。
Watchdog timer[5]是看門狗的是能控制位，初始化時必須將此爲置一，不然看門狗無法操作。
Interrupt generation[2]是控制中斷的產生，如果你使用看門狗來執行定時功能，置一代表使能看門狗產生中斷，反之不產生中斷。
Reset enable/disable[0]用控制看門狗是否復位，如果置一，代表當時間到達後系統重啓。
2、數據寄存器WTDAT和計數寄存器WTCNT
這兩個都是用於存放16位數據的寄存器。
1、如果是復位模式，從WTCON[5]置一開始，每隔(1/t_watchdog)秒，WTCNT中的值減一，直到WTCNT爲0，系統就會復位。在WTCNT還沒有爲0前，可以重新往WTCNT中賦值，這樣WTCNT就會從新的數值開始減一，這就是所謂的喂狗操作，重複地在WTCNT變0前喂狗，就可以讓系統不復位。
2、如果是定時模式， 從WTCON[5]置一開始，每隔(1/t_watchdog)秒，WTCNT中的值減一，直到WTCNT爲0，看門狗往處理器發送中斷信號，並自動將WTDAT賦值給WTCNT，讓WTCNT重新開始減一。這樣的重複操作就實現了看門狗的定時。
注意：不管是哪一種模式，一開始時看門狗都不會將WTDAT的值賦給WTCNT，都是直接以WTCNT的值開始計數。所以，在是能看門狗之前，必須先設備WTCNT的值，指定時間長短。
接下來的程序我需要的時間間隔是1秒，所以，Prescaler value[15:8]我賦值爲99，Clock select[4:3]我賦值爲128。S3C2440中的PCLK定義爲50000000，通過公式可以計算出：
t_watchdog = 1/[ PCLK / (Prescaler value + 1) / Division_factor ] = 3906.25
所以，看門狗的計數間隔是(1/3906.25)秒，1秒需要計數大約3906次。
看門狗介紹完畢，接着就開始寫驅動了，在寫驅動前貼張之前我介紹過的圖，我寫驅動的步驟：
接在來我就會按這個順序來寫個簡單的看門狗驅動，實現看門狗的兩種功能，定時和復位。
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二、第一個看門狗程序，代碼路徑11th_wdt/1st。
寫驅動前先要寫一些基本的操作代碼，檢驗一下該設備是否能正常工作。
第一個看門狗程序做了三步，簡單實現了看門狗的復位操作：
1、定義了一個維護看門狗數據的結構體：
9 struct _wdt_t {
10 unsigned long phys, virt; //存放物理地址和對應的虛擬地址
11 unsigned long wtcon, wtdat, wtcnt; //存放寄存器
12 unsigned long reg;
13
14 void (*init_reset)(struct _wdt_t *); //操作看門狗的函數指針
15 };
2、實現了看門狗的復位操作：
19 static void s3c_wdt_init_reset(struct _wdt_t *wdt)
20 {
21 iowrite32((int)(WDT_1S * 10), wdt->wtdat); //其實這個不設置也可以
22 iowrite32((int)(WDT_1S * 10), wdt->wtcnt); //設置10秒後系統復位
23 iowrite32(0x6339, wdt->wtcon); //設置wtcon寄存器爲0x6339，使能了看門狗和復位功能
24 }
3、封裝了設備的初始化和註銷函數：
26 int init_wdt_device(struct _wdt_t *wdt)
27 {
28 int ret = 0;
29 //ioremap
30 wdt->phys = 0x53000000;
31 wdt->virt = (unsigned long)ioremap(wdt->phys, 0x0c);
32 wdt->wtcon = wdt->virt + 0x0;
33 wdt->wtdat = wdt->virt + 0x4;
34 wdt->wtcnt = wdt->virt + 0x8;
35
36 //function
37 wdt->init_reset = s3c_wdt_init_reset;
38 return ret;
39 }
40
41 void destroy_wdt_device(struct _wdt_t *wdt)
42 {
43 iounmap((void *)wdt->virt);
44 }
寫完後編譯，效果就是加載模塊後十秒系統重啓，看門狗的復位功能驗證成功。
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三、第二個看門狗程序，代碼路徑11th_wdt/2nd。
第一個看門狗程序實現了復位操作，接下來我就要在原來代碼的基礎上加上看門狗的定時功能。很簡單，只貼上就三個函數，其他細節請看源代碼：
1、初始化看門狗，設置爲定時功能，每隔一秒產生一次中斷：
29 static void s3c_wdt_init_interrupt(struct _wdt_t *wdt)
30 {
31 iowrite32((int)(WDT_1S), wdt->wtdat);
32 iowrite32((int)(WDT_1S), wdt->wtcnt);
33 iowrite32(0x6338, wdt->wtcon);
34 }
2、初始話後還不能產生中斷，還需要實現開啓和關閉中斷操作，其實就是設置寄存器的一位：
36 static void s3c_wdt_start(struct _wdt_t *wdt)
37 {
38 wdt->reg = ioread32(wdt->wtcon);
39 wdt->reg |= (1 << 2);
40 iowrite32(wdt->reg, wdt->wtcon);
41 }
42
43 static void s3c_wdt_stop(struct _wdt_t *wdt)
44 {
45 wdt->reg = ioread32(wdt->wtcon);
46 wdt->reg &= (1 << 2);
47 iowrite32(wdt->reg, wdt->wtcon);
48 }
既然是產生了中斷，就要註冊中斷和實現中斷處理函數，中斷的註冊操作應該放在設備初始化函數中：
50 irqreturn_t wdt_irq_handler(int irqno, void *dev_id)
51 {
52 printk("wang wang wang ...\n");
53 return IRQ_HANDLED;
54 }
55
56 int init_wdt_device(struct _wdt_t *wdt)
57 {
58 int ret = 0;
59 //ioremap
60 wdt->phys = 0x53000000;
61 wdt->virt = (unsigned long)ioremap(wdt->phys, 0x0c);
62 wdt->wtcon = wdt->virt + 0x0;
63 wdt->wtdat = wdt->virt + 0x4;
64 wdt->wtcnt = wdt->virt + 0x8;
65
66 //irq
67 ret = request_irq(IRQ_S3C2440_WDT, wdt_irq_handler, IRQF_TRIGGER_NONE,
68 "s3c2440_wdt-irq", NULL);
69 if(ret){
70 printk("request wdt-irq failed!\n");
71 goto err;
72 }
73
74 //function
75 wdt->init_reset = s3c_wdt_init_reset;
76 wdt->init_interrupt = s3c_wdt_init_interrupt;
77 wdt->start = s3c_wdt_start;
78 wdt->stop = s3c_wdt_stop;
79
80 return ret;
81
82 err:
83 iounmap((void *)wdt->virt);
84 return ret;
85 }
86
87 void destroy_wdt_device(struct _wdt_t *wdt)
88 {
89 free_irq(IRQ_S3C2440_WDT, NULL);
90 iounmap((void *)wdt->virt);
91 }
寫完後編譯，效果就是加載模塊後每隔一秒打印出一句話，看門狗的定時功能驗證成功。
注意：一般是不能加載成功的，運行命令”cat /proc/interrupt”就知道，系統中本身就註冊了一個看門狗中斷，爲了能夠執行成功，方法有兩個：（之前介紹過的兩男共享一妞）
1、幹掉系統中的看門狗中斷：
方法：配置內核時不要選上看門狗設備。
2、修改內核源代碼，添加共享標記。
我這裏使用的是第一種解決方法。
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四、第三個看門狗程序，代碼路徑11th_wdt/3rd。
上面已經實現了圖上的三步：定義面向對象結構體，實現基本的硬件操作函數、定義設備的初始化和註銷函數。
接下來就將它修改成靜態平臺類驅動。方法很簡單，將之前放在wdt_init的操作放在probe函數中，配對成功後自動調用，將之前放在wdt_exit的操作放在remove函數中。
貼上部分代碼：
97 static int s3c_wdt_probe(struct platform_device *pdev)
98 {
99 printk("[%s]\n", __FUNCTION__);
100 my_wdt.phys = pdev->resource[0].start;
101 my_wdt.irqno = pdev->resource[1].start;
102 init_wdt_device(&my_wdt);
103 my_wdt.init_interrupt(&my_wdt);
104 my_wdt.start(&my_wdt);
105 return 0;
106 }
107
108 static int s3c_wdt_remove(struct platform_device *pdev)
109 {
110 printk("[%s]\n", __FUNCTION__);
111 my_wdt.stop(&my_wdt);
112 destroy_wdt_device(&my_wdt);
113 return 0;
114 }
115
116 static struct platform_driver wdt_pdrv = {
117 .probe = s3c_wdt_probe,
118 .remove = s3c_wdt_remove,
119 .driver = {
120 .name = "s3c_wdt_xb",
121 },
122 };
123
124 static int __init wdt_init(void)
125 {
126 platform_driver_register(&wdt_pdrv);
127 printk("hello wdt!\n");
128 return 0;
129 }
130
131 static void __exit wdt_exit(void)
132 {
133 platform_driver_unregister(&wdt_pdrv);
134 printk("bye wdt!\n");
135 }
136
137 module_init(wdt_init);
138 module_exit(wdt_exit);
既然說是靜態平臺類驅動，那就是需要修改內核代碼，方法在linux設備驅動歸納總結（九）：1.platform設備驅動有介紹，在三處文件添加代碼：
1、arch/arm/mach-s3c2440/mach-mini2440.c
250 static struct platform_device *mini2440_devices[] __initdata = {
251 &s3c_device_usb,
252 &s3c_device_rtc,
253 &s3c_device_lcd,
254 &s3c_device_wdt,
255 &s3c_device_led,
256 &s3c_device_wdt_xb, //這是我新加的
257 &s3c_device_i2c0,
258 &s3c_device_iis,
259 &s3c_device_dm9k,
260 &net_device_cs8900,
261 &s3c24xx_uda134x,
262 };
2、arch/arm/plat-s3c24xx/devs.c
379 /* Watchdog xiaobai*/
380
381 static struct resource s3c_wdt_xb_resource[] = {
382 [0] = {
383 .start = 0x53000000,
384 .end = 0x530000ff,
385 .flags = IORESOURCE_MEM,
386 },
387 [1] = {
388 .start = IRQ_S3C2440_WDT,
389 .end = IRQ_S3C2440_WDT,
390 .flags = IORESOURCE_IRQ,
391 }
392 };
393
394 struct platform_device s3c_device_wdt_xb = {
395 .name = "s3c_wdt_xb",
396 .id = -1,
397 .num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_wdt_xb_resource),
398 .resource = s3c_wdt_xb_resource,
399 };
400
401 EXPORT_SYMBOL(s3c_device_wdt_xb);
3、arch/arm/plat-s3c/include/plat/devs.h
27 extern struct platform_device s3c_device_dm9k;
28 extern struct platform_device net_device_cs8900;
29 extern struct platform_device s3c_device_fb;
30 extern struct platform_device s3c_device_usb;
31 extern struct platform_device s3c_device_lcd;
32 extern struct platform_device s3c_device_wdt;
33 extern struct platform_device s3c_device_led;
34 extern struct platform_device s3c_device_wdt_xb; //這是我添加的
35 extern struct platform_device s3c_device_i2c0;
36 extern struct platform_device s3c_device_i2c1;
37 extern struct platform_device s3c_device_iis;
修改後重新編譯內核，加載模塊後，內核會自動調用probe函數，具體效果就是每隔一秒打印一句話。
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五、第四個看門狗程序，代碼路徑11th_wdt/4th。
接下來就要註冊雜設備類驅動，並且提供ioctl命令給用戶空間控制看門狗。
先要在頭文件中實現幾個命令：
/*11th_wdt/4th/ioctl_wdt.h*/
1 #ifndef _WDT_H
2 #define _WDT_H
3
4 #define MAGIC 'x'
5 #define WDT_RESET _IO(MAGIC, 0) //產生一個數字
6 #define WDT_INTERRUPT _IO(MAGIC, 1)
7 #define WDT_START _IO(MAGIC, 2)
8 #define WDT_STOP _IO(MAGIC, 3)
9
10 #endif /* _WDT_H */
再看看ioctl的實現，很簡單，四個命令對應四個不同的操作：
112 int s3c_wdt_ioctl (struct inode *node, struct file *filp,
113 unsigned int cmd, unsigned long args)
114 {
115 switch(cmd){
116 case WDT_RESET:
117 my_wdt.init_reset(&my_wdt);
118 break;
119 case WDT_INTERRUPT:
120 my_wdt.init_interrupt(&my_wdt);
121 break;
122 case WDT_START:
123 my_wdt.start(&my_wdt);
124 break;
125 case WDT_STOP:
126 my_wdt.stop(&my_wdt);
127 break;
128 default:
129 printk("unknow ioctl cmd!\n");
130 return - EINVAL;
131 }
132 return 0;
133 }
134
135 static struct file_operations wdt_fops = {
136 .ioctl = s3c_wdt_ioctl,
137 };
接着是實現雜設備類驅動：
139 /*******************
140 * misc class *
141 *******************/
142
143 static struct miscdevice wdt_misc = {
144 .name = "s3c_wdt",
145 .fops = &wdt_fops,
146 };
147
148 /*******************
149 * platform總線操作*
150 *******************/
151 static int s3c_wdt_probe(struct platform_device *pdev)
152 {
153 printk("[%s]\n", __FUNCTION__);
154 my_wdt.phys = pdev->resource[0].start;
155 my_wdt.irqno = pdev->resource[1].start;
156
157 init_wdt_device(&my_wdt);
158 misc_register(&wdt_misc);
159 return 0;
160 }
161
162 static int s3c_wdt_remove(struct platform_device *pdev)
163 {
164 printk("[%s]\n", __FUNCTION__);
165 misc_deregister(&wdt_misc);
166 destroy_wdt_device(&my_wdt);
167 return 0;
168 }
最後就可以寫個應用程序驗證一下了：
/*11th_wdt/4th/app.c */
8 #include "ioctl_wdt.h"
9
10 int main(int argc, char *argv[])
11 {
12 int fd;
13
14 fd = open("/dev/s3c_wdt", O_RDWR);
15 if(fd < 0)
16 perror("open");
17
18 printf("./app [func]\n");
19 printf("func : reset interrupt start stop\n");
20 printf("[%s]\n", argv[1]);
21
22 if(!strncasecmp("reset", argv[1], 5))
23 ioctl(fd, WDT_RESET);
24 if(!strncasecmp("interrupt", argv[1], 9))
25 ioctl(fd, WDT_INTERRUPT);
26 if(!strncasecmp("start", argv[1], 5))
27 ioctl(fd, WDT_START);
28 if(!strncasecmp("stop", argv[1], 4))
29 ioctl(fd, WDT_STOP);
30
31 return 0;
32 }
編譯後驗證一下，可以使用./app reset啓動復位功能，也可以./app interrupt & ./app start啓動定時功能。
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六、第五個看門狗程序，代碼路徑11th_wdt/5th。
看門狗的驅動就基本完成了，最後還有個功能要補充，喂狗，直接上代碼：
65 static void s3c_wdt_feed(struct _wdt_t *wdt)
66 {
67 iowrite32((int)(WDT_1S * 10), wdt->wtcnt);
68 }
然後稍稍修改一下其他代碼就可以了。
編譯後運行，執行./app reset後，只要在10秒內執行./app feed，系統就不會重啓。
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七、總結
簡單的看門狗驅動基本上就完成了，當然還有很多需要完善的地方，如設定定時的時間等。具體包含了以下知識點：
1、字符設備的方法；
2、io內存——ioremap；
3、中斷註冊；
4、platform設備驅動；
5、雜設備驅動；
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