Linux驅動開發2：字符設備驅動

字符設備驅動開發流程

字符設備是 Linux 驅動中最基本的一類設備驅動，字符設備就是一個一個字節，按照字節流進行讀寫操作的設備，讀寫數據是分先后順序的。比如最常見的點燈、按鍵、 IIC、 SPI， LCD 等等都是字符設備，這些設備的驅動就叫做字符設備驅動。

驅動就是獲取外設、或者傳感器數據，控制外設。數據會提交給應用程序。Linux驅動編譯既要編寫一個驅動，還要我們編寫一個簡單的測試應用程序，APP，Linux下驅動和應用是完全分開的。

字符設備的注冊與注銷

注冊字符設備使用register_chrdev函數

函數原型：static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, const struct file_operations *fops)；

major： 主設備號， Linux 下每個設備都有一個設備號，設備號分為主設備號和次設備號兩部分
name：設備名字，指向一串字符串。
fops： 結構體 file_operations 類型指針，指向設備的操作函數集合變量。

注銷字符設備使用 unregister_chrdev函數

函數原型：static inline void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name)；
major： 要注銷的設備對應的主設備號。
name： 要注銷的設備對應的設備名。

設備號
Linux 中每個設備都有一個設備號，設備號由主設備號和次設備號兩部分組成，主設備號表示某一個具體的驅動，次設備號表示使用這個驅動的各個設備

Linux 提供了一個名為 dev_t 的數據類型表示設備號

dev_t 其實就是 unsigned int 類型，是一個 32 位的數據類型，其中高 12 位為主設備號， 低 20 位為次設備號。

可以通過cat /proc/devices命令查看當前設備中已被使用的主設備號

字符驅動編寫

字符設備驅動的編寫主要就是驅動對應的open/close/read/write函數的編寫，本質上就是對file_operations結構體的成員變量的實現。

在此給出結構體函數定義

完善實現file_operations結構體的成員變量open/close/read/write函數的實現后進行編譯

編寫應用程序進行測試

加載驅動后移植應用代碼進行測試

輸入命令手動創建驅動節點

輸入命令測試chrdevbase驅動

最后給出一般流程下的完整字符設備驅動框架

字符驅動開發總流程
一、設備樹定義
1、在設備樹文件中定義節點示例:gpioled {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;compatible = "alientek,gpioled";pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&pinctrl_gpioled>;led-gpios = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;status = "okay";};pinctrl_gpioled: gpiogrp {fsl,pins = <MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03	0x10b0	/* gpioled */	>;};二、驅動代碼開發
1、module_init和module_exit
2、聲明模塊相關信息1-作者:MODULE_AUTHOR(author);2-描述:MODULE_DESCRIPTION(description);3-版本:MODULE_VERSION(version_string);4-設備表:MODULE_DEVICE_TABLE(table_info);5-別名:MODULE_ALIAS(alternate_name);6-開源協議:MODULE_LICENSE("GPL");
3、定義字符設備結構體
4、定義設備操作函數 file_operations
5、實現init函數流程1-注冊字符設備，判斷major是否已被指定Y:register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)N:alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)	-> MAJOR,MINOR2-添加cdev字符設備cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops) -> cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)3-創建class設備類	class_create(owner, const char *name)4-創建device設備device_create(struct class *class, NULL , dev_t devt, NULL, const char *name)5-獲取設備樹節點信息of_find_node_by_path(const char *path)5.1-獲取對應的GPIOof_get_named_gpio(struct device_node *np, const char *propname, int index)5.2-申請IOgpio_request(unsigned gpio, const char *label)5.3-設置GPIO口輸入輸出模式并配置默認輸出模式gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)5.4-設置指定GPIO口電平值gpio_set_value(unsigned int gpio, int value)6-獲取設備樹屬性信息of_property_read_string-字符串of_property_count_elems_of_size-獲取數組大小of_property_read_u32_array-從數組中獲取每個元素等7-實現write操作函數-從應用程序用戶空間拷貝數據copy_from_user(void *to, const void __user *from, unsigned long n)//7-實現地址映射//	ioremap 或 of_iomap
6、實現exit函數流程1-釋放GPIOgpio_free(unsigned gpio)//2-取消地址映射//	iounmap3-刪除device設備device_destroy(struct class *class, dev_t devt)4-刪除class設備類class_destroy(struct class *cls)5-注銷cdev字符設備cdev_del(struct cdev *p)6-釋放設備號unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)