第十四章 MISC设备驱动 ===================== 做了这么多实验之后，一直没有离开过字符设备。比较这些章节的驱动代码不难发现，字符设备框架中，有很大一部分的代码是相同的。对此，Linux内核提出了MISC驱动模型，把这些共性的代码封装起来。 MISC设备简介 ----------------- MISC意为杂散设备，诸如蜂鸣器、adc、led这些难以分类的设备，都可以用MISC框架来实现驱动。 MISC驱动模型实际上是对字符设备驱动模型的一次封装，他的本质是还是字符设备。MISC的源码目录为/drivers/char/misc.c。相比一般的字符设备驱动框架，MISC这层封装带来的好处有以下几点： 1) 节省主设备号 在文件/drivers/char/misc.c的214行，在misc_register函数中，使用宏MISC_MAJOR表示主设备号来注册次设备号，MISC_MAJOR宏定义在文件include/uapi/linux/major.h的第25行，值为10，也就是说MISC设备的主设备号固定为10。使用MISC框架注册的字符设备，都会在主设备号10下分配次设备号(部分次设备号已被内核占用)。而普通字符设备框架注册时必须要分配一个主设备号，因此相对于一般的字符设备框架，使用MISC框架能节省主设备号。 2) 简洁使用方便 一般的字符设备驱动框架需要用alloc_chrdev_region()、cdev_init()、cdev_add()、class_create()、device_create()一串函数来完成设备的创建，但是MISC框架使用misc_register()函数对设备的创建过程做了很好的优化和封装，我们只需调用这一个函数就可以完成设备的创建，方便很多。 3) 驱动分层 MISC也是对Linux驱动分层思想的一种体现，给难以分类的设备提供了归属类型，也方便了他们的使用。 MISC框架的使用 ------------------- MISC框架的使用对于一般字符设备框架来说只是做一些替换。方法如下。 1) 创建并初始化miscdevice结构体 miscdveice表示misc设备，定义在文件 include/linux/miscdevice.h 中，如下： .. code:: c struct miscdevice { int minor; const char *name; const struct file_operations *fops; struct list_head list; struct device *parent; struct device *this_device; const struct attribute_group **groups; const char *nodename; umode_t mode; }; 结构体成员中没有主设备号，因为misc设备的主设备号都固定为10。声明了miscdevice结构体变量之后需要初始化三个成员变量： 1.1) 第2行的minor，子设备号。使用misc框架注册的设备以子设备号来区分。内核中已经占用了部分misc的子设备号，在文件include/linux/miscdevice.h的14~54行中可查看已被占用的子设备号(不同的内核源码行号可能不一样)。如果需要在系统中查看已被占用的子设备号，可以ls一下/sys/dev/char这个路径如下图。ls结果中的如第一项的10:1，冒号前的10为主设备，冒号后的1为此次设备号，也就是说主设备号10下的次设备号1已被占用。 .. image:: images/14_media/image1.png 1.2) 第3行的name，设备名称。将在/dev目录中生成的节点名。 1.3) 第4行的fops，设备操作函数集。和字符设备中实现的fops相同。 2) 使用misc_register函数注册设备代替原先的注册过程 声明并初始化完成miscdevice后，使用misc_register函数来注册misc设备，函数定义在文件/drivers/char/misc.c中，原型如下： +-----------------------------------------------------------------------+ | int misc_register(struct miscdevice \* misc) | +-----------------------------------------------------------------------+ misc即为miscdevice结构体变量。 注册成功返回0，失败返回负数。 3) 使用misc_deregister函数注销设备代替原先的注销过程 与注册相对的就有注销函数，代替一般字符设备在驱动出口函数中一系列的注销操作，函数原型： +-----------------------------------------------------------------------+ | void misc_deregister(struct miscdevice \*misc) | +-----------------------------------------------------------------------+ misc即为miscdevice结构体变量。 实验 --------- 本章的实验在上一章的基础上修改，在platform框架下结合misc框架和把一般的字符设备框架修改成misc框架的方法几乎没有差别。 原理图 ~~~~~~~~~~~~~ 和 **字符设备** 章节的内容相同。 设备树 ~~~~~~~~~~~~~ 和上一章相同。 驱动代码 ~~~~~~~~~~~~~~~ 使用 petalinux 新建名为”ax-misc-drv”的驱动程序，并执行 petalinux-config -c rootfs 命令选上新增的驱动程序。 在 ax-misc-drv.c 文件中输入下面的代码： .. code:: c #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include /* 设备节点名称 */ #define DEVICE_NAME "gpio_leds" /* 设备号个数 */ #define DEVID_COUNT 1 /* 驱动个数 */ #define DRIVE_COUNT 1 /* 主设备号 */ #define MAJOR_AX /* 次设备号 */ #define MINOR_AX 20 /* LED点亮时输入的值 */ #define ALINX_LED_ON 1 /* LED熄灭时输入的值 */ #define ALINX_LED_OFF 0 /* 把驱动代码中会用到的数据打包进设备结构体 */ struct alinx_char_dev{ dev_t devid; //设备号 struct cdev cdev; //字符设备 struct class *class; //类 struct device *device; //设备 struct device_node *nd; //设备树的设备节点 int ax_led_gpio; //gpio号 }; /* 声明设备结构体 */ static struct alinx_char_dev alinx_char = { .cdev = { .owner = THIS_MODULE, }, }; /* open函数实现, 对应到Linux系统调用函数的open函数 */ static int gpio_leds_open(struct inode *inode_p, struct file *file_p) { /* 设置私有数据 */ file_p->private_data = &alinx_char; return 0; } /* write函数实现, 对应到Linux系统调用函数的write函数 */ static ssize_t gpio_leds_write(struct file *file_p, const char __user *buf, size_t len, loff_t *loff_t_p) { int retvalue; unsigned char databuf[1]; /* 获取私有数据 */ struct alinx_char_dev *dev = file_p->private_data; /* 获取用户数据 */ retvalue = copy_from_user(databuf, buf, len); if(retvalue < 0) { printk("alinx led write failed\r\n"); return -EFAULT; } if(databuf[0] == ALINX_LED_ON) { /* gpio_set_value方法设置GPIO的值, 使用!!对0或者1二值化 */ gpio_set_value(dev->ax_led_gpio, !!0); } else if(databuf[0] == ALINX_LED_OFF) { gpio_set_value(dev->ax_led_gpio, !!1); } else { printk("gpio_test para err\n"); } return 0; } /* release函数实现, 对应到Linux系统调用函数的close函数 */ static int gpio_leds_release(struct inode *inode_p, struct file *file_p) { return 0; } /* file_operations结构体声明, 是上面open、write实现函数与系统调用函数对应的关键 */ static struct file_operations ax_char_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = gpio_leds_open, .write = gpio_leds_write, .release = gpio_leds_release, }; /* MISC设备结构体 */ static struct miscdevice led_miscdev = { .minor = MINOR_AX, .name = DEVICE_NAME, /* file_operations结构体 */ .fops = &ax_char_fops, }; /* probe函数实现, 驱动和设备匹配时会被调用 */ static int gpio_leds_probe(struct platform_device *dev) { /* 用于接受返回值 */ u32 ret = 0; /* 获取设备节点 */ alinx_char.nd = of_find_node_by_path("/alinxled"); if(alinx_char.nd == NULL) { printk("gpioled node nost find\r\n"); return -EINVAL; } /* 获取节点中gpio标号 */ alinx_char.ax_led_gpio = of_get_named_gpio(alinx_char.nd, "alinxled-gpios", 0); if(alinx_char.ax_led_gpio < 0) { printk("can not get alinxled-gpios\r\n"); return -EINVAL; } /* 把这个io设置为输出 */ ret = gpio_direction_output(alinx_char.ax_led_gpio, 1); if(ret < 0) { printk("can not set gpio\r\n"); } /* alloc_chrdev_region(&alinx_char.devid, MINOR_AX, DEVID_COUNT, DEVICE_NAME); cdev_init(&alinx_char.cdev, &ax_char_fops); cdev_add(&alinx_char.cdev, alinx_char.devid, DRIVE_COUNT); alinx_char.class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME); if(IS_ERR(alinx_char.class)) { return PTR_ERR(alinx_char.class); } alinx_char.device = device_create(alinx_char.class, NULL, alinx_char.devid, NULL, DEVICE_NAME); if (IS_ERR(alinx_char.device)) { return PTR_ERR(alinx_char.device); } */ /* 注册misc设备 */ ret = misc_register(&led_miscdev); if(ret < 0) { printk("misc device register failed\r\n"); return -EFAULT; } return 0; } static int gpio_leds_remove(struct platform_device *dev) { /* cdev_del(&alinx_char.cdev); unregister_chrdev_region(alinx_char.devid, DEVID_COUNT); device_destroy(alinx_char.class, alinx_char.devid); class_destroy(alinx_char.class); */ /* 注销misc设备 */ misc_deregister(&led_miscdev); return 0; } /* 初始化of_match_table */ static const struct of_device_id led_of_match[] = { /* compatible字段和设备树中保持一致 */ { .compatible = "alinx-led" }, {/* Sentinel */} }; /* 声明并初始化platform驱动 */ static struct platform_driver led_driver = { .driver = { /* name字段需要保留 */ .name = "alinx-led", /* 用of_match_table代替name匹配 */ .of_match_table = led_of_match, }, .probe = gpio_leds_probe, .remove = gpio_leds_remove, }; /* 驱动入口函数 */ static int __init gpio_led_drv_init(void) { /* 在入口函数中调用platform_driver_register, 注册platform驱动 */ return platform_driver_register(&led_driver); } /* 驱动出口函数 */ static void __exit gpio_led_dev_exit(void) { /* 在出口函数中调用platform_driver_register, 卸载platform驱动 */ platform_driver_unregister(&led_driver); } /* 标记加载、卸载函数 */ module_init(gpio_led_drv_init); module_exit(gpio_led_dev_exit); /* 驱动描述信息 */ MODULE_AUTHOR("Alinx"); MODULE_ALIAS("gpio_led"); MODULE_DESCRIPTION("MISC LED driver"); MODULE_VERSION("v1.0"); MODULE_LICENSE("GPL"); 与上一章相比，改动很少，看加粗的部分。 **34**\ 行设置次设备号为20。首先查看已被内核占用的次设备号，这里我们用的20没有被占用，其他没有被占用的次设备号都可以。 **113~118**\ 行定义并初始化miscdevice结构体。 **155~175**\ 行驱动入口函数中被注释掉的部分替换为\ **117~182**\ 行的misc_register函数，达到注册设备的目的。明显可以看到，代码被简化了很多。 **189~197**\ 行驱动出口函数中的注销函数替换为\ **200**\ 行的misc_deregister。同样的简化了很多。 测试代码 ~~~~~~~~~~~~~~~ 测试 APP 和 **字符设备** 章节内容一致，可以使用那一章的测试程序。 运行测试 ~~~~~~~~~~~~~~~ 测试方法和上一章基本一致，省去了加载device的命令，步骤如下： +-----------------------------------------------------------------------+ | mount -t nfs -o nolock 192.168.1.107:/home/alinx/work /mnt | | | | cd /mnt | | | | mkdir /tmp/qt | | | | mount qt_lib.img /tmp/qt | | | | cd /tmp/qt | | | | source ./qt_env_set.sh | | | | cd /mnt | | | | insmod ax-misc-drv.ko | | | | cd ./build-axleddev_test-ZYNQ-Debug/ | | | | ./axleddev_test /dev/gpio_leds on | +-----------------------------------------------------------------------+ IP 和路径根据实际情况调整。 串口工具中的调试结果如下： .. image:: images/14_media/image2.png