Linux驅動11 --- buildroot雜項驅動開發方法

一、Buildroot

1.1介紹

????????環境搭建過程，是根據板子官方的《用戶手冊》/《快速入門手冊》

????????環境搭建中不可避免的要遇到問題：

????????1、給售后打電話 ????????2、百度/看板子官方的論壇 ????????3、憑經驗

????????文件系統

? ? ? ? 1.一個完整的操作系統需要包含大量的文件

????????????????例如：Linux 系統

????????????????????????etc：環境配置文件

????????????????????????lib：庫文件

????????????????????????bin：二進制文件 --- 里面是各種各樣的可執行程序 --- 系統的部分指令 ls

????????????????????????sbin：管理員用戶可以執行的一部分指令 reboot

????????????????????????dev：設備文件等

????????????????這些系統必要的文件中有大量的子文件/目錄，而我們是無法完全掌握每個文件的具體內容，所以文件系統的制作是需要依靠工具的

????????????????每個系統的文件，大體相同，局部不同

????????????????????????不同：系統中集成的庫

????????????????????????相同：可以依賴文件系統制作工具完成

? ? ? ? 2.在嵌入式開發中目前應用最廣泛的文件系統制作工具就是 buildroot，busybox

????????????????busybox 是比較早的文件系統制作工具

????????????????????????制作的文件系統非常純粹 --- 基本沒有其它的工具庫，都需要開發者自己去移植，移植庫需要不停的編譯和復制

????????????????buildroot 給開發者降低了開發難度

????????????????buildroot 的文件系統其實也是由 busybox 做的，buildroot 集成了 busybox

????????????????buildroot 的優勢在于可以直接通過 make menuconfig 圖形化配置界面，去勾選系統中想要加入的庫文件，在編譯過程中會直接將勾選的庫加入到文件系統中，不需要移植，不需要適配

????????????????buildroot 的缺點：編譯時間非常長，并且對硬件要求比較高

????????????????buildroot 第一次編譯的時間在 8~12 小時

????????????????大部分編譯對運行內存要求極高 --- 是為了 build（編譯）庫

????????????????內核數越多，相對來說，編譯的越快

????????????????一部分庫他需要去外國網站下載，速度極慢，慢到一定程度，就斷開了 ?????????

???????????????

?????????????????dl 文件就是影響編譯比較大的因素，其中放的都是下載的各種各樣的庫

????????????????buildroot 是開源的，也可以去下載，將已經下載好的 dl 庫放進來，可以大大減少 buildroot 的編譯時間

? ? ? ? 3.buildroot 制作文件系統（了解）

????????????????如果制作了后，后續需要重新編譯 SDK，自己做的文件系統僅僅可以讓系統運行起來，還需要加各種庫，需要百度搜索，在制作之前先把 SDK 生成的配置文件給刪除

????????????????解決 Buildroot 終端沒有終端提示符，在板子的終端

vi /etc/profile.d/myprofile.shPS1='[\u@\h]:\w$ 'export PS1保存退出

????????????????文件系統復原

????????????????gedit device/rockchip/rk3588/BoardConfig-rk3588s-evb1-lp4x-v10-yyt.mk

export RK_CFG_BUILDR00T=rockchip_rk3588s
然后
./build.sh lunch 選5
然后
./build.sh

????????????????LVGL 在 buildroot 中選中

????????????????????????嵌入式設備才支持 LVGL 生成的可執行程序

????????????????????????除此之外還需要勾選 SDL 庫

????????????????????????這樣 buildroot 生成的文件系統中的交叉編譯工具才支持編譯 LVGL 的程序，這個交叉編譯工具的名字帶有 build

二、雜項驅動編程

1.1 驅動編程做的內容

????????Linux 下一切皆文件

????????每一個硬件設備在系統中用文件體現的：

????????????????鍵盤（/dev/input/event1）和鼠標（/dev/input/event2）

????????驅動開發就是將硬件設備 --- 描述在系統中

????????????????例如：讓一個 LED 燈用文件控制 --- 本質依然是 GPIO 操作

????????????????????????上系統之后，無法直接使用 GPIO

????????????????????????在系統中只能通過文件間接控制

????????????????將硬件設備變成一個文件

????????????????通過操作文件去操作這個設備

????????????????????????通過 open、read、write、close 實現不同的操作

????????????????????????例如：可以通過 open 文件接口去開燈

????????????????????????? ? ? ? ? ?通過 close 文件接口去關燈

????????????????用單片機直接可以控制 GPIO，也可以開關燈

????????那么我為什么要做驅動：MCU 性能有限 --- 可以做控制，但是做 UI 一類的比較弱

????????在字符設備驅動開發中有三種開發方法：雜項????????Linux2.6????????經典

????????????????演示：雜項和 Linux2.6

2.2 特點

????????1、最簡單的驅動開發方法

????????2、唯一一個可以主動生成設備文件的驅動開發方法

????????3、主設備號固定為 10，次設備號 0~255

????????????????雜項設備開發方法的缺點：設備文件有限

????????????????0~255 還有系統占用的次設備號

????????設備文件：

????????????????字符設備文件開發 ---??

????????????????塊設備文件開發

????????????????網絡設備文件開發

2.3 設備號

????????設備號是區分不同設備文件的唯一標識

????????完整的設備號總共 32 位

????????????????高 12 位是主設備號，低 20 位是次設備號

????????區分不同文件的唯一標識 --- 節點號

????????????????節點號的查看 --- ls -i

?? ? ? ?目前做的是字符設備編程 --- 會向系統注冊設備文件

????????開發方放的學習就像 MCU 的不同編程方式

????????????????寄存器：代碼及其簡潔，代碼可讀性極差

????????????????庫函數：好記，代碼可讀性強，代碼篇幅過長

????????????????HAL 庫：通過點一點就可以完成簡單的功能 ---?代碼必須寫在固定位置

????????學習的是一個框架 --- 固化的流程

????????雜項的開發流程

????????????????1、搭建驅動開發的框架

????????????????2、雜項設備注冊

????????????????3、雜項核心結構體定義

????????????????4、雜項核心結構體填充

????????????????5、雜項設備注銷

2.4 相關 API

????????關鍵字：misc

????????頭文件：#include <linux/miscdevice.h>

????????雜項設備注冊

????????函數原型? ? ? ??

????????????????int misc_register(struct miscdevice *misc)

????????函數參數

struct miscdevice
{//雜項驅動編程的核心結構體int minor;    //次級的 --- 次設備號//次設備號會被占用 --- 255 表示隨機分配const char *name;        //生成的設備文件名//這個名字會出現在/dev/下const struct file_operations *fops; //文件接口核心結構體{使用的頭文件是：#include <linux/fs.h>對于當前情況下，只需要填寫一個內容struct module *owner;    //在內核中固定填寫 THIS_MODULE}}

????????函數返回值

????????????????成功返回 0，失敗返回負的錯誤碼

????????雜項設備注銷

????????函數原型

????????????????void misc_deregister(struct miscdevice *misc)

????????函數參數

????????????????同上

三、GPIO 子系統

3.1 介紹

????????GPIO 子系統是 Linux 內核中用于管理通用輸入輸出（GPIO）引腳的核心框架，提

供標準化的 API 接口以簡化硬件操作。它通過抽象硬件細節，允許開發者通過設備樹

配置和驅動接口控制引腳方向、電平讀寫及中斷功能，并與 Pinctrl 子系統協同完成引

腳復用與配置。

????????用于控制 GPIO

????????四個 LED 燈：核心板有兩個，底板有兩個，蜂鳴器在底板

????????兩個用戶按鍵：在底板

????????哪個板子就看哪個板子的原理圖（核心板、底板）

????????LED1 對應的是 --- GPIO0_D0 ????????????????????????????????LED2 對應的是 --- GPIO1_D5

????????GPIO 子系統使用的主要是 GPIO 號

3.2 GPIO 號

????????GPIO 號在瑞芯微系列的芯片（RK，RV rockchip）中是可以根據 GPIO 的名字算出來的

????????GPIO 號的計算方式

????????GPIOx_yz? ：x*32+(y-A)*8+z

????????????????例如：LED1 的 GPIO0_D0?????????0*32+(D-A)*8+0 = 3*8 = 24

????????????????????????????????????????????????????????????????????????GPIO1_D5 → 1*32+(D-A)*8+5 = 61

????????GPIO 的使用過程

????????GPIO 號的申請

????????GPIO 輸出方向的設置

????????GPIO 電平的設置

????????GPIO 的釋放

3.3 相關 API

????????關鍵字：gpio

????????頭文件：#include <linux/gpio.h>

????????GPIO 號的申請

????????函數原型

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

????????函數參數

????????????????gpio：要申請 GPIO 的 GPIO 號

????????????????label：是一個標簽，不要重復，給個字符串就行

????????函數返回值

????????????????成功返回 0，失敗返回負數

????????GPIO 輸出方向的設置

????????函數原型

????????????????int gpio_direction_output(unsigned int gpio, int value)

????????函數參數

????????????????gpio：要設置的 GPIO 號

????????????????value：初始電平

????????????????????????1 高電平

????????????????????????0 低電平

????????函數返回值

????????????????成功返回 0，失敗返回負數

????????GPIO 電平的設置

????????函數原型

????????????????void gpio_set_value(unsigned int gpio, int value)

????????函數參數

????????????????gpio：要設置的 GPIO 號

????????????????value：設置電平值

????????GPIO 的釋放

????????函數原型? ? ? ??????????

????????????????void gpio_free(unsigned gpio)

????????函數參數

????????????????gpio：要釋放的 GPIO 號

四、文件接口

????????用戶直接操作的是系統，系統會通過文件接口（open，close 等）和內核的文件接口（重新定義 struct file_operations 結構體中的文件指針），完成控制硬件設備

struct file_operations {int (*open) (struct inode *, struct file *)int (*release) (struct inode *, struct file *)}

????????struct inode --- 在系統中調用 open 文件接口其實本質上是調用內核的(*open)接口，這個結構體中存放了應用層文件的信息 --- 其中就有設備號 --- 在多節點會用到

????????struct file --- 在多節點會用到，更多的時候這個結構體會作為形參作為實參傳入另外一個函數中

????????注意：

????????????????在加載函數中，先申請的資源，在卸載函數中，后釋放

????????????????先申請的資源有可能會讓后申請的資源使用，在使用過程中被釋放可能會導致內核錯誤