????????經過前兩章實驗的實戰操作，我們已經掌握了 Linux 字符設備驅動開發的基本步驟，字符
設備驅動開發重點是使用 register_chrdev 函數注冊字符設備，當不再使用設備的時候就使用
unregister_chrdev 函數注銷字符設備，驅動模塊加載成功以后還需要手動使用 mknod 命令創建
設備節點。register_chrdev 和 unregister_chrdev 這兩個函數是老版本驅動使用的函數，現在新的
字符設備驅動已經不再使用這兩個函數，而是使用Linux內核推薦的新字符設備驅動API函數。
本節我們就來學習一下如何編寫新字符設備驅動，并且在驅動模塊加載的時候自動創建設備節
點文件。
1.新字符設備驅動原理
1.1分配和釋放設備號
????????使用 register_chrdev 函數注冊字符設備的時候只需要給定一個主設備號即可，但是這樣會
帶來兩個問題：
1.需要我們事先確定好哪些主設備號沒有使用。
2.會將一個主設備號下的所有次設備號都使用掉，比如現在設置 LED 這個主設備號為200，那么 0~1048575(2^20-1)這個區間的次設備號就全部都被 LED 一個設備分走了。這樣太浪費次設備號了！一個 LED 設備肯定只能有一個主設備號，一個次設備號。
????????解決這兩個問題最好的方法就是要使用設備號的時候向 Linux 內核申請，需要幾個就申請
幾個，由 Linux 內核分配設備可以使用的設備號。如果沒有指定設備號的話就使用如下函數來申請設備號：
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)????????如果給定了設備的主設備號和次設備號就使用如下所示函數來注冊設備號即可：
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)????????參數 from 是要申請的起始設備號，也就是給定的設備號；參數 count 是要申請的數量，一
般都是一個；參數 name 是設備名字。
????????注 銷 字 符 設 備 之 后 要 釋 放 掉 設 備 號 ， 不 管 是 通 過 alloc_chrdev_region 函 數 還 是
register_chrdev_region 函數申請的設備號，統一使用如下釋放函數：
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)????????新字符設備驅動下，設備號分配示例代碼如下：
int major; /* 主設備號 */int minor; /* 次設備號 */dev_t devid; /* 設備號 */if (major) { /* 定義了主設備號 */devid = MKDEV(major, 0); /* 大部分驅動次設備號都選擇 0 */register_chrdev_region(devid, 1, "test");} else { /* 沒有定義設備號 */alloc_chrdev_region(&devid, 0, 1, "test"); /* 申請設備號 */major = MAJOR(devid); /* 獲取分配號的主設備號 */minor = MINOR(devid); /* 獲取分配號的次設備號 */}
2.自動創建設備節點
????????在前面的 Linux 驅動實驗中，當我們使用 modprobe 加載驅動程序以后還需要使用命令
“mknod”手動創建設備節點。本節就來講解一下如何實現自動創建設備節點，在驅動中實現
自動創建設備節點的功能以后，使用 modprobe 加載驅動模塊成功的話就會自動在/dev 目錄下
創建對應的設備文件。
2.1mdev 機制
????????udev 是一個用戶程序，在 Linux 下通過 udev 來實現設備文件的創建與刪除，udev 可以檢
測系統中硬件設備狀態，可以根據系統中硬件設備狀態來創建或者刪除設備文件。比如使用
modprobe 命令成功加載驅動模塊以后就自動在/dev 目錄下創建對應的設備節點文件,使用
rmmod 命令卸載驅動模塊以后就刪除掉/dev 目錄下的設備節點文件。使用 busybox 構建根文件
系統的時候，busybox 會創建一個 udev 的簡化版本—mdev，所以在嵌入式 Linux 中我們使用
mdev 來實現設備節點文件的自動創建與刪除，Linux 系統中的熱插拔事件也由 mdev 管理，在
/etc/init.d/rcS 文件中如下語句：
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug2.2參考示例
struct class *class; /* 類 */
struct device *device; /* 設備 */
dev_t devid; /* 設備號 *//* 驅動入口函數 */
static int __init xxx_init(void)
{/* 創建類 */class = class_create(THIS_MODULE, "xxx");/* 創建設備 */device = device_create(class, NULL, devid, NULL, "xxx");return 0;
}/* 驅動出口函數 */
static void __exit led_exit(void)
{/* 刪除設備 */device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);/* 刪除類 */class_destroy(newchrled.class);
}module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
2.3硬件原理圖
????????參考上節即可。
2.4 LED驅動代碼編寫
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>/****************************************************************
Copyright ? ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名 : newchrled.c
作者 : 左忠凱
版本 : V1.0
描述 : LED 驅動文件。
其他 : 無
論壇 : www.openedv.com
日志 : 初版 V1.0 2019/6/27 左忠凱創建
*****************************************************************/
#define NEWCHRLED_CNT 1 /* 設備號個數 */
#define NEWCHRLED_NAME "newchrled" /* 名字 */
#define LEDOFF 0 /* 關燈 */
#define LEDON 1 /* 開燈 *//* 寄存器物理地址 */
#define CCM_CCGR1_BASE (0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE (0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE (0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE (0X0209C004)/* 映射后的寄存器虛擬地址指針 */
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;/* newchrled 設備結構體 */
struct newchrled_dev {dev_t devid; /* 設備號 */struct cdev cdev; /* cdev */struct class *class; /* 類 */struct device *device; /* 設備 */int major; /* 主設備號 */int minor; /* 次設備號 */
};struct newchrled_dev newchrled; /* led 設備 *//** @description : LED 打開/關閉* @param - sta : LEDON(0) 打開 LED，LEDOFF(1) 關閉 LED* @return : 無*/
void led_switch(u8 sta)
{u32 val = 0;if (sta == LEDON) {val = readl(GPIO1_DR);val &= ~(1 << 3);writel(val, GPIO1_DR);} else if (sta == LEDOFF) {val = readl(GPIO1_DR);val |= (1 << 3);writel(val, GPIO1_DR);}
}/** @description : 打開設備* @param – inode : 傳遞給驅動的 inode* @param - filp : 設備文件，file 結構體有個叫做 private_data 的成員變量* 一般在 open 的時候將 private_data 指向設備結構體。* @return : 0 成功;其他 失敗*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{filp->private_data = &newchrled; /* 設置私有數據 */return 0;
}/** @description : 從設備讀取數據* @param - filp : 要打開的設備文件(文件描述符)* @param - buf : 返回給用戶空間的數據緩沖區* @param - cnt : 要讀取的數據長度* @param – offt : 相對于文件首地址的偏移* @return : 讀取的字節數，如果為負值，表示讀取失敗*/
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}/** @description : 向設備寫數據* @param – filp : 設備文件，表示打開的文件描述符* @param - buf : 要寫給設備寫入的數據* @param - cnt : 要寫入的數據長度* @param – offt : 相對于文件首地址的偏移* @return : 寫入的字節數，如果為負值，表示寫入失敗*/
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
{int retvalue;unsigned char databuf[1];unsigned char ledstat;retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);if (retvalue < 0) {printk("kernel write failed!\r\n");return -EFAULT;}ledstat = databuf[0]; /* 獲取狀態值 */if (ledstat == LEDON) {led_switch(LEDON); /* 打開 LED 燈 */} else if (ledstat == LEDOFF) {led_switch(LEDOFF); /* 關閉 LED 燈 */}return 0;
}/** @description : 關閉/釋放設備* @param – filp : 要關閉的設備文件(文件描述符)* @return : 0 成功;其他 失敗*/
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}/* 設備操作函數 */
static struct file_operations newchrled_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = led_open,.read = led_read,.write = led_write,.release = led_release,
};/** @description : 驅動出口函數* @param : 無* @return : 無*/
static int __init led_init(void)
{u32 val = 0;/* 初始化 LED *//* 1、寄存器地址映射 */IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);/* 2、使能 GPIO1 時鐘 */val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);val &= ~(3 << 26); /* 清楚以前的設置 */val |= (3 << 26); /* 設置新值 */writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);/* 3、設置 GPIO1_IO03 的復用功能，將其復用為* GPIO1_IO03，最后設置 IO 屬性。*/writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);/* 寄存器 SW_PAD_GPIO1_IO03 設置 IO 屬性 */writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);/* 4、設置 GPIO1_IO03 為輸出功能 */val = readl(GPIO1_GDIR);val &= ~(1 << 3); /* 清除以前的設置 */val |= (1 << 3); /* 設置為輸出 */writel(val, GPIO1_GDIR);/* 5、默認關閉 LED */val = readl(GPIO1_DR);val |= (1 << 3); writel(val, GPIO1_DR);/* 注冊字符設備驅動 *//* 1、創建設備號 */if (newchrled.major) { /* 定義了設備號 */newchrled.devid = MKDEV(newchrled.major, 0);register_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME);} else { /* 沒有定義設備號 */alloc_chrdev_region(&newchrled.devid, 0, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME); /* 申請設備號 */newchrled.major = MAJOR(newchrled.devid); /* 獲取主設備號 */newchrled.minor = MINOR(newchrled.devid); /* 獲取次設備號 */}printk("newcheled major=%d,minor=%d\r\n",newchrled.major, newchrled.minor);/* 2、初始化 cdev */newchrled.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&newchrled.cdev, &newchrled_fops);/* 3、添加一個 cdev */cdev_add(&newchrled.cdev, newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);/* 4、創建類 */newchrled.class = class_create(THIS_MODULE, NEWCHRLED_NAME);if (IS_ERR(newchrled.class)) {return PTR_ERR(newchrled.class);}/* 5、創建設備 */newchrled.device = device_create(newchrled.class, NULL, newchrled.devid, NULL, NEWCHRLED_NAME);if (IS_ERR(newchrled.device)) {return PTR_ERR(newchrled.device);}return 0;
}/** @description : 驅動出口函數* @param : 無* @return : 無*/
static void __exit led_exit(void)
{/* 取消映射 */iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);iounmap(GPIO1_DR);iounmap(GPIO1_GDIR);/* 注銷字符設備 */cdev_del(&newchrled.cdev);/* 刪除 cdev */unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);class_destroy(newchrled.class);
}module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
