LINUX驅動篇（二）驅動開發

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  • 系列文章目錄
  • 總結
  • 介紹
  • 字符設備驅動
    • 工作原理
    • 驅動框架
      • 加載卸載
      • 注冊注銷
        • 設備號詳解
      • 打開關閉等操作
      • 實例分析
      • led驅動編寫
        • 地址映射
    • LED驅動
    • 改進驅動方式
      • 總結
      • 自動注冊注銷設備號
      • 自動創建設備節點
    • 設備樹
      • 設備樹LED驅動實驗
    • pinctrl和gpio
    • 并發和競爭
      • 原子操作
      • 自旋鎖
  • 塊設備驅動
  • 網絡設備驅動
  • V4L2驅動框架
  • 二、

總結

字符設備驅動：加載卸載、注冊注銷（設備號）、操作函數、許可注冊
函數指針的用法、主設備號、從設備號、地址映射MMU
虛擬地址和物理地址的重新映射ioremap，解映射，iounmap，這里的物理地址不是DDR，是獨立的物理地址空間。
設備樹修改，里面加哪些內容
pinctrl
臨界區保護和原子操作

介紹

三大類驅動：
字符設備：字節流進行輸入輸出的設備：點燈、IIC、SPI
塊設備：復雜，廠家會寫好，以存儲塊為基礎，存儲器設備驅動，EMMC、NAND、SD卡、U盤
網絡設備：不管是有線還是無線的網絡，USB WIFI也算（USB接口是字符設備）。

Linux內核使用的是4.1.15，支持設備樹，后面要看內核！！！

字符設備驅動

工作原理

頂層應用程序通過調用系統庫，進入內核，操作底層的驅動程序來控制硬件

應用程序在用戶空間，驅動程序算內核部分，其中的橋梁就是open這些c庫函數

驅動程序中有對應的open函數等，對應著這些系統調用的函數

Linux內核中的include/linux/fs.h.文件中有驅動操作函數集合，file_operations結構體
在這里插入圖片描述

這里補充個函數指針的語法
定義成函數指針，這樣后面驅動程序里面編寫的時候，就可以將自己編寫的open函數，比如里面添加一些自己的功能，直接賦值給函數指針，內核調用的時候，調用統一的接口就行了

注意參數類型和順序和個數其實都是一樣的，只是對自定義結構體內部函數重新賦值，方便

// 示例：一個簡單的字符設備驅動
static int my_open(struct inode *inode, struct file *filp) { /* ... */ }
static ssize_t my_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *fpos) { /* ... */ }// 定義設備的操作集合
struct file_operations my_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = my_open,    // 指向驅動自定義的函數.read = my_read,    // 指向驅動自定義的函數.write = NULL,      // 不支持寫入操作
};

當用戶程序調用read(fd, buf, size)時：
內核通過文件描述符fd找到對應的file_operations結構體。
檢查read指針是否有效，若有效則調用它，否則返回錯誤（如-EINVAL）。

常用函數：
第 1589 行，owner 擁有該結構體的模塊的指針，一般設置為 THIS_MODULE。
第 1590 行，llseek 函數用于修改文件當前的讀寫位置。
第 1591 行，read 函數用于讀取設備文件。
第 1592 行，write 函數用于向設備文件寫入(發送)數據。
第 1596 行，poll 是個輪詢函數，用于查詢設備是否可以進行非阻塞的讀寫。
第 1597 行，unlocked_ioctl 函數提供對于設備的控制功能，與應用程序中的 ioctl 函數對應。
第 1598 行，compat_ioctl 函數與 unlocked_ioctl 函數功能一樣，區別在于在 64 位系統上，
32 位的應用程序調用將會使用此函數。在 32 位的系統上運行 32 位的應用程序調用的是
unlocked_ioctl。
第 1599 行，mmap 函數用于將設備的內存映射到進程空間中(也就是用戶空間)，一般幀緩
沖設備會使用此函數，比如 LCD 驅動的顯存，將幀緩沖(LCD 顯存)映射到用戶空間中以后應用
程序就可以直接操作顯存了，這樣就不用在用戶空間和內核空間之間來回復制。
第 1601 行，open 函數用于打開設備文件。
第 1603 行，release 函數用于釋放(關閉)設備文件，與應用程序中的 close 函數對應。
第 1604 行，fasync 函數用于刷新待處理的數據，用于將緩沖區中的數據刷新到磁盤中。
第 1605 行，aio_fsync 函數與 fasync 函數的功能類似，只是 aio_fsync 是異步刷新待處理的
數據。

驅動框架

加載卸載

一般不編譯進內核里面，修改負責，搞成一個模塊（.ko文件）

注冊這兩種操作函數，參數 xxx_init 就是需要注冊的具體函數名，當使用“insmod”、“rmmod”就會調用xxx_init和xxx_exit
原名叫insert module 、remove module

static int __init xxx_init(void)
{/* 入口函數具體內容 */return 0;}/* 驅動出口函數 */static void __exit xxx_exit(void){
/* 出口函數具體內容 */
}/* 將上面兩個函數指定為驅動的入口和出口函數 */
module_init(xxx_init); //注冊模塊加載函數
module_exit(xxx_exit); //注冊模塊卸載函數

modprobe：module probe，模型探索，會智能提供模塊依賴
比如 drv.ko 依賴 first.ko 這個模塊，就必須先使用insmod 命令加載 first.ko 這個模塊，然后再加載 drv.ko 這個模塊。modprobe就不需要。

insmod drv.ko
modprobe drv.kormmod drv.ko
modprobe -r drv.ko

注冊注銷

注冊放在init函數里面，注銷放在exit里面，多用static保證安全性

static struct file_operations test_fops;static int __init xxx_init(void)
{/* 注冊字符設備驅動 */int retvalue = 0;retvalue = register_chrdev(200, "chrtest", &test_fops);
if(retvalue < 0){
/* 字符設備注冊失敗,自行處理 */}return 0;}/* 驅動出口函數 */static void __exit xxx_exit(void){
/* 出口函數具體內容 */unregister_chrdev(200, "chrtest");
}/* 將上面兩個函數指定為驅動的入口和出口函數 */
module_init(xxx_init); //注冊模塊加載函數
module_exit(xxx_exit); //注冊模塊卸載函數

下面解釋一下函數意思
register_chrdev 函數用于注冊字符設備，設備號，設備類型，設備的操作函數結構體
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，關于設備號后面會詳細講解。
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。

unregister_chrdev 函數用戶注銷字符設備，設備號和設備名
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。

命令“cat /proc/devices”可查看使用了的設備號
在這里插入圖片描述

設備號詳解
// include/linux/types.h 
typedef __u32 __kernel_dev_t;
//include/uapi/asm-generic/int-ll64.h
typedef unsigned int __u32;

這里名字加了__，是為了區分用戶空間和內核空間
dev_t 其實就是 unsigned int 類型，是一個 32 位的數據類型，高 12 位為主設備號，低 20 位為次設備號
所以主設備號范圍0-4095

次設備號是主設備號下的，比如我們led設備有多個，這樣就用一個主，多個次，這樣就能擴充數百萬的設備

靜態分配：有一些主設備號，Linux內核開發者分配掉了，用“cat /proc/devices”查看的包括了這一部分

推薦動態分配：注冊前向系統申請，不用自己找一個沒用過的

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)

dev：保存申請到的設備號。
baseminor：次設備號起始地址，alloc_chrdev_region 可以申請一段連續的多個設備號，這些設備號的主設備號一樣，但是次設備號不同，次設備號以 baseminor 為起始地址地址開始遞
增。一般 baseminor 為 0，也就是說次設備號從 0 開始。
count：要申請的設備號數量。
name：設備名字。

注銷字符設備要釋放：

void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)

from：要釋放的設備號。
count：表示從 from 開始，要釋放的設備號數量。

打開關閉等操作

這里里面就不寫具體內容了，展示一下結構框架，最后要添加LICENSE，作者信息，LICENSE采用GPL協議

/* 打開設備 */
static int chrtest_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{/* 用戶實現具體功能 */return 0;
}/* 從設備讀取 */
static ssize_t chrtest_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{/* 用戶實現具體功能 */return 0;
}/* 向設備寫數據 */
static ssize_t chrtest_write(struct file *filp,const char __user *buf,size_t cnt, loff_t *offt)
{/* 用戶實現具體功能 */return 0;
}static int chrtest_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{/* 用戶實現具體功能 */return 0;
}static struct file_operations test_fops = {.owner = THIS_MODULE, .open = chrtest_open,.read = chrtest_read,.write = chrtest_write,.release = chrtest_release,
};/* 驅動入口函數 */
static int __init xxx_init(void)
{/* 入口函數具體內容 */int retvalue = 0;/* 注冊字符設備驅動 */retvalue = register_chrdev(200, "chrtest", &test_fops);if(retvalue < 0){/* 字符設備注冊失敗,自行處理 */}return 0;
}/* 驅動出口函數 */
static void __exit xxx_exit(void)
{/* 注銷字符設備驅動 */unregister_chrdev(200, "chrtest");
}/* 將上面兩個函數指定為驅動的入口和出口函數 */
module_init(xxx_init);
module_exit(xxx_exit);MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("xxx");

LINUX內部采用GPL協議，因為其是開源協議，任何鏈接到內核的代碼，必須要遵循GPL協議，并公開源碼，其實就是標注我接受開源

實例分析

待實驗
Linux首先只有printk函數，運行在內核態，printf是運行在用戶態，驅動程序在內核態

printk可以根據日志級別對消息分類，在文件 include/linux/kern_levels.h 里（這個文件在linux源碼里面）
不顯示調用消息級別，會默認4，只有優先級高于 7 的消息才能顯示在控制臺上

#define KERN_SOH "\001"
#define KERN_EMERG KERN_SOH "0" /* 緊急事件，一般是內核崩潰 */
#define KERN_ALERT KERN_SOH "1" /* 必須立即采取行動 */
#define KERN_CRIT KERN_SOH "2" /* 臨界條件，比如嚴重的軟件或硬件錯誤*/
#define KERN_ERR KERN_SOH "3" /* 錯誤狀態，一般設備驅動程序中使用KERN_ERR 報告硬件錯誤 */
#define KERN_WARNING KERN_SOH "4" /* 警告信息，不會對系統造成嚴重影響 */
#define KERN_NOTICE KERN_SOH "5" /* 有必要進行提示的一些信息 */
#define KERN_INFO KERN_SOH "6" /* 提示性的信息 */
#define KERN_DEBUG KERN_SOH "7" /* 調試信息 *///例子：
printk(KERN_EMERG "gsmi: Log Shutdown Reason\n");

參數 offt 是相對于文件首地址的偏移，kerneldata 里面保存著用戶空間要讀取的數據，先將 kerneldata 數組中的數據拷貝到讀緩沖區 readbuf 中，通過函數 copy_to_user 將readbuf 中的數據復制到參數 buf 中。因為內核空間不能直接操作用戶空間的內存

static char readbuf[100];		/* 讀緩沖區 */static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int retvalue = 0;/* 向用戶空間發送數據 */memcpy(readbuf, kerneldata, sizeof(kerneldata));retvalue = copy_to_user(buf, readbuf, cnt);if(retvalue == 0){printk("kernel senddata ok!\r\n");}else{printk("kernel senddata failed!\r\n");}//printk("chrdevbase read!\r\n");return 0;
}

這里的__user就是提醒我們注意這是用戶空間的，要用函數拷貝，同理用戶空間也不能直接訪問內核空間的內存

static inline long copy_to_user(void __user *to, const void *from, unsigned long n)
copy_from_user函數同理

led驅動編寫

地址映射

MMU：內存管理單元，memory manage unit，老版本的linux必須有，新版本的支持無mmu的
完成虛擬地址到物理空間的映射，即地址映射
內存保護，設置存儲器的訪問權限，設置虛擬空間的緩沖特性

虛擬地址(VA,Virtual Address)、物理地址(PA，PhyscicalAddress)。
對于 32 位的處理器來說，虛擬地址范圍是 2^32=4GB，我們的開發板上有 512MB 的 DDR3，這 512MB 的內存就是物理內存，經過 MMU 可以將其映射到整個 4GB 的虛擬空間

在這里插入圖片描述
虛擬地址比物理地址大，那么

malloc申請的是虛擬空間，若物理空間不足，但虛擬空間還夠，就能申請，但是標記未訪問，實際訪問的時候，若物理空間+swap不滿足會觸發錯誤，終止進程（自然malloc返回的是虛擬地址）

Swap（交換空間） 是 Linux 系統中用于擴展可用內存的磁盤空間，當物理內存（RAM）不足時，內核會將不活躍的內存頁（Pages）臨時轉移到磁盤上的 Swap 區域，從而騰出物理內存供其他進程使用。

ioremap 函數用于獲取指定物理地址空間對應的虛擬地址空間 ，定 義 在arch/arm/include/asm/io.h 文件中

#define ioremap(cookie,size) __arm_ioremap((cookie), (size), MT_DEVICE)void __iomem * __arm_ioremap(phys_addr_t phys_addr, size_t size, unsigned int mtype)
{return arch_ioremap_caller(phys_addr, size, mtype,__builtin_return_address(0));
}

是個宏，phys_addr：要映射的物理起始地址。size：要映射的內存空間大小。mtype：ioremap 的類型，可以選擇 MT_DEVICE、MT_DEVICE_NONSHARED、MT_DEVICE_CACHED 和 MT_DEVICE_WC，ioremap 函數選擇 MT_DEVICE。
返回值：__iomem 類型的指針，指向映射后的虛擬空間首地址。

iounmap是釋放映射

void iounmap (volatile void __iomem *addr)

對映射后的內存進行讀寫操作，分別是不同位數的讀寫操作

u8 readb(const volatile void __iomem *addr)
u16 readw(const volatile void __iomem *addr)
u32 readl(const volatile void __iomem *addr)void writeb(u8 value, volatile void __iomem *addr)
void writew(u16 value, volatile void __iomem *addr)
void writel(u32 value, volatile void __iomem *addr)

LED驅動

這里就放一些前面沒了解的代碼

/* 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;/** @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	: 驅動出口函數*/
static int __init led_init(void)
{int retvalue = 0;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*bit 16:0 HYS關閉*bit [15:14]: 00 默認下拉*bit [13]: 0 kepper功能*bit [12]: 1 pull/keeper使能*bit [11]: 0 關閉開路輸出*bit [7:6]: 10 速度100Mhz*bit [5:3]: 110 R0/6驅動能力*bit [0]: 0 低轉換率*/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);/* 6、注冊字符設備驅動 */retvalue = register_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME, &led_fops);if(retvalue < 0){printk("register chrdev failed!\r\n");return -EIO;}return 0;
}//驅動出口函數
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);/* 注銷字符設備驅動 */unregister_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME);
}

補充一點，當運行./program foo bar，argc是3，文件路徑是一個元素，foo是一個元素 bar是一個元素
./ledApp /dev/led 0，所以應用程序里面寫的是三個元素

argc：Argument Count 參數數量
argv：argument Vector 參數向量

if(argc != 3){
printf("Error Usage!\r\n");
return -1;}filename = argv[1];
databuf[0] = atoi(argv[2]); /* 要執行的操作：打開或關閉 */

改進驅動方式

總結

規范自定義設備結構體，并設置為私有設備；自動創建設備號；初始化設備，并向內核加入設備；自動創建設備節點

自動注冊注銷設備號

注冊和注銷函數register_chrdev 和 unregister_chrdev

原來的register_chrdev 需要知道哪個設備號沒用，而且會把所有的子設備號分走

采用自動申請：

//沒有指定，自動申請
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)
//指定主次設備號
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
//統一釋放注冊函數
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)

注冊注銷代碼：

	/* 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);	/* 獲取分配號的主設備號 */newchrled.minor = MINOR(newchrled.devid);	/* 獲取分配號的次設備號 */}printk("newcheled major=%d,minor=%d\r\n",newchrled.major, newchrled.minor);	/* 注銷字符設備驅動 */cdev_del(&newchrled.cdev);/*  刪除cdev */unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT); /* 注銷設備號 */

為了規范化，采用字符設備結構體cdev，cdev 結構體在 include/linux/cdev.h 文件

struct cdev {struct kobject kobj;struct module *owner;const struct file_operations *ops;struct list_head list;dev_t dev;unsigned int count;
};

ops 和 dev，這兩個就是字符設備文件操作函數集合file_operations 以及設備號 dev_t。

相關函數

//初始化
void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
//向Linux添加字符設備
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
//卸載驅動從內核刪除字符設備
void cdev_del(struct cdev *p)

設備號，唯一標識一個設備，供內核識別和管理。
設備節點，用戶空間訪問設備的接口，本質是文件系統中的特殊文件。通常位于 /dev 目錄下（如 /dev/sda、/dev/ttyUSB0）

自動創建設備節點

之前的代碼還要命令窗modprobe 加載驅動，mknod手動創建設備節點
驅動中實現自動創建設備節點后，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。
mdev實現自動功能，而且熱插拔事件也由它管理

創建類，參數 owner 一般為 THIS_MODULE，

struct class *class_create (struct module *owner, const char *name)
void class_destroy(struct class *cls);

創建設備，刪除設備

struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)
void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)

所以最后代碼，創建個字符設備結構體，規范

/* 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		: 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;
}

filp 是 struct file 類型的指針，代表一個打開的文件對象。每當用戶空間程序通過 open() 打開設備文件（如 /dev/mydevice）時，內核會創建一個 struct file 實例
private_data 是 struct file 中的一個 void* 類型成員，專門用于驅動存儲設備私有數據。它的生命周期與文件對象綁定：當用戶調用 open() 時初始化，在 close() 時釋放。在后續的 read、write、ioctl 等操作中，通過 filp->private_data 快速獲取設備數據，無需每次重新查找。

設備樹

設備樹在DTS（Decive Tree Source）文件中

樹的主干就是系統總線，IIC 控制器、GPIO 控制器、SPI 控制器等都是接到系統主線上的分支。IIC 控制器有分為 IIC1 和 IIC2 兩種，其中 IIC1 上接了 FT5206 和 AT24C02這兩個 IIC 設備，IIC2 上只接了 MPU6050 這個設備。DTS就是這樣的。

.dts文件，這樣不同的開發板直接用這一個文件，然后配置就行了，不然每個開發板都有一個信息文件。

一般.dts 描述板級信息(也就是開發板上有哪些 IIC 設備、SPI 設備等)，.dtsi 描述 SOC 級信息(也就是 SOC 有幾個 CPU、主頻是多少、各個外設控制器信息等)。

DTS 是設備樹源碼文件，DTB 是將DTS 編譯以后得到的二進制文件。使用DTB文件編譯

詳細的就先跳過，直接看實戰怎么改

設備樹LED驅動實驗

打開 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件，在根節點“/”下創建一個名為“alphaled”的子節點，在根節點“/”最后面輸入如下所示內容

alphaled {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;compatible = "atkalpha-led";
status = "okay";reg = < 0X020C406C 0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */0X020E0068 0X04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */0X020E02F4 0X04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */0X0209C000 0X04 /* GPIO1_DR_BASE */0X0209C004 0X04 >; /* GPIO1_GDIR_BASE */};

屬性#address-cells 和#size-cells 都為 1，表示reg屬性中起始地址一個字長，地址長度也是一個字長，這里是五個寄存器，每個寄存器都是4字節，32位，一個字，所以是1。

  #address-cells = <2>;#size-cells = <1>;reg = <0x00000000 0x40000000 0x1000>; // 64位地址0x40000000，長度0x1000

reg 屬性，非常重要！reg 屬性設置了驅動里面所要使用的寄存器物理地址，比如第 6 行的“0X020C406C 0X04”表示 I.MX6ULL 的 CCM_CCGR1 寄存器，其中寄存器首地址為 0X020C406C，長度為 4 個字節。

設備樹中創建節點，增加屬性值

在驅動程序中，讀取節點屬性值，其他的操作不變

pinctrl和gpio

前面直接操作寄存器太繁瑣了，容易出問題，上pinctrl（pin control）系統

1.獲取設備樹中 pin 信息。
2.根據獲取到的 pin 信息來設置 pin 的復用功能
3.根據獲取到的 pin 信息來設置 pin 的電氣特性，比如上/下拉、速度、驅動能力等。

打開 imx6ull-alientek-emmc.dts，開始了，上輔助配置，hog1熱插拔相關
在這里插入圖片描述

并發和競爭

在多個任務共同操作同一段內存或者設備的情況，甚至中斷都能訪問的資源叫做共享資源

并發就是多個“用戶”同時訪問同一個共享資源
原因：多線程并發訪問；搶占式并發訪問；中斷程序并發訪問；SMP(多核)核間并發訪問

原子操作

linux提供了原子操作的變量和函數
atomic_t 的結構體來完成整型數據的原子操作

typedef struct {int counter;
} atomic_t;atomic_t a;

在這里插入圖片描述

自旋鎖

原子操作只能對整形變量或者位進行保護，但是，在實際的使用環境中怎么可能只有整形變量或位這么簡單的臨界區。

如果自旋鎖正在被線程 A 持有，線程 B 想要獲取自旋鎖，那么線程 B 就會處于忙循環-旋轉-等待狀態，線程 B 不會進入休眠狀態或者說去做其他的處理

自旋的意思就是原地打轉

那就等待自旋鎖的線程會一直處于自旋狀態，這樣會浪費處理器時間，降低系統性能，所以自旋鎖的持有時間不能太長。所以自旋鎖適用于短時期的輕量級加鎖

spinlock_t lock; //定義自旋鎖

在這里插入圖片描述
注意會死鎖，如果睡眠或阻塞

中斷里面可以用自旋鎖，在獲取鎖之前一定要先禁止本地中斷(也就是本 CPU 中斷，對于多核 SOC來說會有多個 CPU 核)，否則可能導致鎖死現象的發生，關閉本地中斷
在這里插入圖片描述

還有讀寫自旋鎖，一次只能允許一個寫操作，也就是只能一個線程持有寫鎖，而且不能進行讀操作。但是當沒有寫操作的時候允許一個或多個線程持有讀鎖

順序鎖：以允許在寫的時候進行讀操作，也就是實現同時讀寫，但是不允許同時進行并發的寫操作，如果在讀的過程中發生了寫操作，最好重新進行讀取，保證數據完整性

自旋鎖使用事項：
因為在等待自旋鎖的時候處于“自旋”狀態，因此鎖的持有時間不能太長，一定要短，否則的話會降低系統性能。如果臨界區比較大，運行時間比較長的話要選擇其他的并發處理方式，比如稍后要講的信號量和互斥體。
自旋鎖保護的臨界區內不能調用任何可能導致線程休眠的 API 函數，否則的話可能導致死鎖。
不能遞歸申請自旋鎖，因為一旦通過遞歸的方式申請一個你正在持有的鎖，那么你就必須“自旋”，等待鎖被釋放，然而你正處于“自旋”狀態，根本沒法釋放鎖。結果就是自己把自己鎖死了！
在編寫驅動程序的時候我們必須考慮到驅動的可移植性，因此不管你用的是單核的還是多核的 SOC，都將其當做多核 SOC 來編寫驅動程序。

塊設備驅動

網絡設備驅動

現在不需要網卡了，集成到一個芯片里面了，

SOC內部有網絡外設MAC，之后還要配一個PHY芯片
如果沒有，會有外置MAC芯片，SRAM接口

內部的 MAC 外設會通過 MII 或者 RMII 接口來連接外部的 PHY 芯片，MII/RMII 接口用來
傳輸網絡數據。
配置或讀取 PHY 芯片，讀寫 PHY 的內部寄存器，叫做 MIDO，MDIO 很類似 IIC，也是兩根線，一根數據線叫做 MDIO，一根時鐘線叫做 MDC。

V4L2驅動框架

  1. 首先是打開攝像頭設備；
  2. 查詢設備的屬性或功能；
  3. 設置設備的參數，譬如像素格式、幀大小、幀率；
  4. 申請幀緩沖、內存映射；
  5. 幀緩沖入隊；
  6. 開啟視頻采集；
  7. 幀緩沖出隊、對采集的數據進行處理；
  8. 處理完后，再次將幀緩沖入隊，往復；
  9. 結束采集。

二、

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