linux驅動開發--一個驅動管理多個設備

 一.通過程序流程管理

二.通過struct file , struct inode

5.問：
struct inode?
struct file?
如果做到一個驅動程序管理多個硬件設備個體，通過次設備號，共享一個主設備號；
答：
struct inode
{
dev_t i_rdev;
struct cdev *icdev;
...
};
作用：
描述一個文件的物理上的信息
如果文件創建，內核爲這個文件創建一個inode對象來描述這個文件的物理信息
如果文件銷燬，內核也會銷燬對應的inode對象；
重要成員：
i_rdev：如果此文件爲設備文件，此字段保存設備文件的設備號信息,
驅動可以根據此字段來獲取次設備號，通過次設備號來區分各個硬件設備個體；

i_cdev：如果此文件爲字符設備文件，那麼此字段指向字符設備驅動註冊字符設備對象，
例如led_cdev;

struct file
{
const struct file_operations *f_op;
};

作用：
描述一個文件被打開以後的狀態屬性；
如果文件打開（open），那麼內核就會創建一個file對象來描述這個文件打開以後的屬性；
如果文件關閉 ( colse )，那麼內核也會銷燬對應的file對象

重要成員：
f_op: 指向驅動程序註冊的硬件操作方法（led_fops）;

問：
struct file_operations中的各個函數的形參有inode指針，有file指針，
這些指針分別指向內核創建的inode對象和file對象，那麼通過inode對象的
i_rdev能夠獲取次設備號，但是對於read,write,unlocked_ioctl的形參沒有
inode指針，如何獲取次設備號呢？
答：
inode和file存在一定的關係：參考內核源碼fbmem.c
struct inode *inode =
file->f_path.dentry->d_inode;


注意：
一個文件僅有一個inode對象，但是可以有多個file對象

案例：

2個LED共享一個驅動，共享一個主設備號，通過次設備號來區分

明確：
2個LED設備
設備文件分別是/dev/myled1和/dev/myled2
主設備號共享：
次設備號分別是：0 和 1，個數爲2
硬件設備個數爲2；
cdev對象共享
file_operations操作函數也共享；

注意：通過次設備號區分

實施步驟：

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h> //struct file_operations
#include <linux/cdev.h> //struct cdev + 設備號
#include <asm/gpio.h>
#include <plat/gpio-cfg.h>
#include <linux/uaccess.h> //copy_to_user
#include <linux/device.h>

//聲明描述LED硬件相關的數據結構
struct led_resource {
    char *name;
    int gpio;
};

//定義初始化LED硬件信息
static struct led_resource led_info[] = {
    [0] = {
        .name = "LED1",
        .gpio = S5PV210_GPC0(3)
    },
    [1] = {
        .name = "LED2",
        .gpio = S5PV210_GPC0(4)
    }
};

//定義設備號
static dev_t dev;

//定義字符設備對象
static struct cdev led_cdev;

//定義設備類指針
static struct class *cls;

#define LED_ON  0x100001 //開燈命令
#define LED_OFF 0x100002 //關燈命令

static long led_ioctl(struct file *file,
                        unsigned int cmd,
                        unsigned long arg)
{
    //獲取inode對象
    struct inode *inode =
                    file->f_path.dentry->d_inode;
    //獲取次設備號
    int minor = MINOR(inode->i_rdev);

    //解析處理用戶命令
    switch(cmd) {
        case LED_ON:
            gpio_set_value(led_info[minor].gpio, 1);
            printk("%s:第%d個燈被打開！\n", __func__, minor+1);
            break;
        case LED_OFF:
            gpio_set_value(led_info[minor].gpio, 0);
            printk("%s:第%d個燈被關閉！\n", __func__, minor+1);
            break;
        default:
            return -1;
    }
    return 0; //成功返回0，失敗返回-1
}

//定義初始化硬件操作方法
static struct file_operations led_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .unlocked_ioctl = led_ioctl //向設備發送命令和完成讀寫
};

static int led_init(void)
{
    int i;
    //申請設備號
    alloc_chrdev_region(&dev, 0, 2, "tarena");
    
    //初始化字符設備對象
    cdev_init(&led_cdev, &led_fops);
    
    //註冊字符設備對象到內核
    cdev_add(&led_cdev, dev, 2);
    
    //申請GPIO資源和配置GPIO爲輸出口，輸出0(省電)
    for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(led_info); i++) {
        gpio_request(led_info[i].gpio, led_info[i].name); 
        gpio_direction_output(led_info[i].gpio, 0);
    }

    //創建設備類（長樹枝）
    cls = class_create(THIS_MODULE, "tarena");
    //創建設備文件
    device_create(cls, NULL, MKDEV(MAJOR(dev), 0), NULL, "myled1");
    device_create(cls, NULL, MKDEV(MAJOR(dev), 1), NULL, "myled2");
    return 0;
}

static void led_exit(void)
{
    int i;
    //刪除設備文件
    device_destroy(cls, MKDEV(MAJOR(dev), 0));
    device_destroy(cls, MKDEV(MAJOR(dev), 1));
    class_destroy(cls);

    //輸出0，釋放GPIO資源
    for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(led_info); i++) {
        gpio_set_value(led_info[i].gpio, 0);
        gpio_free(led_info[i].gpio);
    }
    //卸載字符設備對象
    cdev_del(&led_cdev);
    //釋放設備號
    unregister_chrdev_region(dev, 2);
}
module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#define LED_ON  0x100001
#define LED_OFF 0x100002

int main(void)
{
    int fd1;
    int fd2;

    //打開設備
    //open->....->調用led_open
    fd1 = open("/dev/myled1", O_RDWR);
    if (fd1 < 0) {
        printf("打開設備失敗!\n");
        return -1;
    }
    fd2 = open("/dev/myled2", O_RDWR);
    if (fd2 < 0) {
        printf("打開設備失敗!\n");
        return -1;
    }
    
    while (1) {
        ioctl(fd1, LED_ON);
        sleep(1);
        ioctl(fd2, LED_ON);
        sleep(1);
        ioctl(fd1, LED_OFF);
        sleep(1);
        ioctl(fd2, LED_OFF);
        sleep(1);
    }
    //關閉設備
    //close->...->調用led_close
    close(fd1);
    close(fd2);
    return 0;
}