x210項目重新回顧之十內核-簡單字符驅動程序

源代碼：https://github.com/jimingkang/news5pv210/tree/master/study/zhulaoshi/code/linux_driver/3.CharDevSenior/5.3.7

A）對比新老接口

(1)老接口：register_chrdev
(2)新接口：register_chrdev_region/alloc_chrdev_region

+ cdev_alloc/cdev_init/ cdev_add

+class_create/device create //藉助udev生成/dev/test111設備文件

B）/etc/init.d/rcS裏面添加mdev（爲udev的嵌入式版本）支持

mount -a
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
/sbin/mdev -s

C）驅動文件module_test.c如下：

----------------------------------------------------------------

#include <linux/module.h>       // module_init module_exit
#include <linux/init.h>           // __init __exit
#include <linux/fs.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <mach/regs-gpio.h>
#include <mach/gpio-bank.h>       // arch/arm/mach-s5pv210/include/mach/gpio-bank.h
#include <linux/string.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>

//#define MYMAJOR       200
#define MYCNT       1
#define MYNAME       "testchar"

#define GPJ0CON S5PV210_GPJ0CON
#define GPJ0DAT S5PV210_GPJ0DAT

#define rGPJ0CON *((volatile unsigned int *)GPJ0CON)
#define rGPJ0DAT *((volatile unsigned int *)GPJ0DAT)

#define GPJ0CON_PA 0xe0200240
#define GPJ0DAT_PA 0xe0200244

unsigned int *pGPJ0CON;
unsigned int *pGPJ0DAT;

//int mymajor;
static dev_t mydev;
//static struct cdev test_cdev;
static struct cdev *pcdev;
static struct class *test_class;

char kbuf[100]; // 內核空間的buf

static int test_chrdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
   // 這個函數中真正應該放置的是打開這個設備的硬件操作代碼部分
   // 但是現在暫時我們寫不了這麼多，所以用一個printk打印個信息來做代表。
   printk(KERN_INFO "test_chrdev_open\n");

   rGPJ0CON = 0x11111111;
   rGPJ0DAT = ((0<<3) | (0<<4) | (0<<5));       // 亮

   return 0;
}

static int test_chrdev_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
   printk(KERN_INFO "test_chrdev_release\n");

   rGPJ0DAT = ((1<<3) | (1<<4) | (1<<5));

   return 0;
}

ssize_t test_chrdev_read(struct file *file, char __user *ubuf, size_t count, loff_t *ppos)
{
   int ret = -1;

   printk(KERN_INFO "test_chrdev_read\n");

   ret = copy_to_user(ubuf, kbuf, count);
   if (ret)
   {
       printk(KERN_ERR "copy_to_user fail\n");
       return -EINVAL;
   }
   printk(KERN_INFO "copy_to_user success..\n");


   return 0;
}

// 寫函數的本質就是將應用層傳遞過來的數據先複製到內核中，然後將之以正確的方式寫入硬件完成操作。
static ssize_t test_chrdev_write(struct file *file, const char __user *ubuf,
   size_t count, loff_t *ppos)
{
   int ret = -1;

   printk(KERN_INFO "test_chrdev_write\n");

   // 使用該函數將應用層傳過來的ubuf中的內容拷貝到驅動空間中的一個buf中
   //memcpy(kbuf, ubuf);       // 不行，因爲2個不在一個地址空間中
   memset(kbuf, 0, sizeof(kbuf));
   ret = copy_from_user(kbuf, ubuf, count);
   if (ret)
   {
       printk(KERN_ERR "copy_from_user fail\n");
       return -EINVAL;
   }
   printk(KERN_INFO "copy_from_user success..\n");

   if (kbuf[0] == '1')
   {
       rGPJ0DAT = ((0<<3) | (0<<4) | (0<<5));
   }
   else if (kbuf[0] == '0')
   {
       rGPJ0DAT = ((1<<3) | (1<<4) | (1<<5));
   }


/*
   // 真正的驅動中，數據從應用層複製到驅動中後，我們就要根據這個數據
   // 去寫硬件完成硬件的操作。所以這下面就應該是操作硬件的代碼
   if (!strcmp(kbuf, "on"))
   {
       rGPJ0DAT = ((0<<3) | (0<<4) | (0<<5));
   }
   else if (!strcmp(kbuf, "off"))
   {
       rGPJ0DAT = ((1<<3) | (1<<4) | (1<<5));
   }
*/

   return 0;
}

// 自定義一個file_operations結構體變量，並且去填充
static const struct file_operations test_fops = {
   .owner       = THIS_MODULE,               // 慣例，直接寫即可

   .open       = test_chrdev_open,           // 將來應用open打開這個設備時實際調用的
   .release   = test_chrdev_release,       // 就是這個.open對應的函數
   .write        = test_chrdev_write,
   .read       = test_chrdev_read,
};

// 模塊安裝函數
static int __init chrdev_init(void)
{
   int retval;

   printk(KERN_INFO "chrdev_init helloworld init\n");

   // 使用新的cdev接口來註冊字符設備驅動
   // 新的接口註冊字符設備驅動需要2步

   // 第1步：分配主次設備號
   retval = alloc_chrdev_region(&mydev, 12, MYCNT, MYNAME);
   if (retval < 0)
   {
       printk(KERN_ERR "Unable to alloc minors for %s\n", MYNAME);
       goto flag1;
   }
   printk(KERN_INFO "alloc_chrdev_region success\n");
   printk(KERN_INFO "major = %d, minor = %d.\n", MAJOR(mydev), MINOR(mydev));


   // 第2步：註冊字符設備驅動
   pcdev = cdev_alloc();           // 給pcdev分配內存，指針實例化
   //cdev_init(pcdev, &test_fops);
   pcdev->owner = THIS_MODULE;
   pcdev->ops = &test_fops;

   retval = cdev_add(pcdev, mydev, MYCNT);
   if (retval) {
       printk(KERN_ERR "Unable to cdev_add\n");
       goto flag2;
   }
   printk(KERN_INFO "cdev_add success\n");

   // 註冊字符設備驅動完成後，添加設備類的操作，以讓內核幫我們發信息
   // 給udev，讓udev自動創建和刪除設備文件
   test_class = class_create(THIS_MODULE, "aston_class");
   if (IS_ERR(test_class))
       return -EINVAL;
   // 最後1個參數字符串，就是我們將來要在/dev目錄下創建的設備文件的名字
   // 所以我們這裏要的文件名是/dev/test
   device_create(test_class, NULL, mydev, NULL, "test111");


   // 使用動態映射的方式來操作寄存器
   if (!request_mem_region(GPJ0CON_PA, 4, "GPJ0CON"))
//       return -EINVAL;
       goto flag3;
   if (!request_mem_region(GPJ0DAT_PA, 4, "GPJ0CON"))
//       return -EINVAL;
       goto flag3;

   pGPJ0CON = ioremap(GPJ0CON_PA, 4);
   pGPJ0DAT = ioremap(GPJ0DAT_PA, 4);

   *pGPJ0CON = 0x11111111;
   *pGPJ0DAT = ((0<<3) | (0<<4) | (0<<5));       // 亮

   //goto flag0:
   return 0;

// 如果第4步纔出錯跳轉到這裏來
   release_mem_region(GPJ0CON_PA, 4);
   release_mem_region(GPJ0DAT_PA, 4);

// 如果第3步纔出錯跳轉到這裏來
flag3:
cdev_del(pcdev);

// 如果第2步纔出錯跳轉到這裏來
flag2:
   // 在這裏把第1步做成功的東西給註銷掉
   unregister_chrdev_region(mydev, MYCNT);
// 如果第1步纔出錯跳轉到這裏來
flag1:
   return -EINVAL;
//flag0:
//   return 0;
}

// 模塊下載函數
static void __exit chrdev_exit(void)
{
printk(KERN_INFO "chrdev_exit helloworld exit\n");

   *pGPJ0DAT = ((1<<3) | (1<<4) | (1<<5));

   // 解除映射
   iounmap(pGPJ0CON);
   iounmap(pGPJ0DAT);
   release_mem_region(GPJ0CON_PA, 4);
   release_mem_region(GPJ0DAT_PA, 4);

/*
   // 在module_exit宏調用的函數中去註銷字符設備驅動
   unregister_chrdev(mymajor, MYNAME);
*/

device_destroy(test_class, mydev);
class_destroy(test_class);

   // 使用新的接口來註銷字符設備驅動
   // 註銷分2步：
   // 第一步真正註銷字符設備驅動用cdev_del
   cdev_del(pcdev);
   // 第二步去註銷申請的主次設備號
   unregister_chrdev_region(mydev, MYCNT);
}

module_init(chrdev_init);
module_exit(chrdev_exit);

// MODULE_xxx這種宏作用是用來添加模塊描述信息
MODULE_LICENSE("GPL");               // 描述模塊的許可證
MODULE_AUTHOR("aston");               // 描述模塊的作者
MODULE_DESCRIPTION("module test");   // 描述模塊的介紹信息
MODULE_ALIAS("alias xxx");           // 描述模塊的別名信息

D）Makefile

#ubuntu的內核源碼樹，如果要編譯在ubuntu中安裝的模塊就打開這2個
#KERN_VER = $(shell uname -r)
#KERN_DIR = /lib/modules/$(KERN_VER)/build

# 開發板的linux內核的源碼樹目錄
KERN_DIR = /home/jimmy/news5pv210/x210ii_kernel

obj-m += module_test.o

all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
arm-linux-gcc app.c -o app

cp:
cp *.ko /tftpboot/nfs/driver_test/
cp app /tftpboot/nfs/driver_test/app-chrdevsenior

.PHONY: clean
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
rm -rf app

E) app文件

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#define FILE "/dev/test111" // 剛纔mknod創建的設備文件名

char buf[100];

int main(void)
{
   int fd = -1;
   int i = 0;

   fd = open(FILE, O_RDWR);
   if (fd < 0)
   {
       printf("open %s error.\n", FILE);
       return -1;
   }
   printf("open %s success..\n", FILE);

/*
   // 讀寫文件
   write(fd, "on", 2);
   sleep(2);
   write(fd, "off", 3);
   sleep(2);
   write(fd, "on", 2);
   sleep(2);
*/
/*
   write(fd, "1", 1);
   sleep(2);
   write(fd, "0", 1);
   sleep(2);
   write(fd, "1", 1);
   sleep(2);
*/
   while (1)
   {
       memset(buf, 0 , sizeof(buf));
       printf("請輸入 on | off \n");
       scanf("%s", buf);
       if (!strcmp(buf, "on"))
       {
           write(fd, "1", 1);
       }
       else if (!strcmp(buf, "off"))
       {
           write(fd, "0", 1);
       }
       else if (!strcmp(buf, "flash"))
       {
           for (i=0; i<3; i++)
           {
               write(fd, "1", 1);
               sleep(1);
               write(fd, "0", 1);
               sleep(1);
           }
       }
       else if (!strcmp(buf, "quit"))
       {
           break;
       }
   }

   // 關閉文件
   close(fd);

   return 0;
}

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