男生为女生做网站,全网vip影视网站一键搭建,华夏思源培训机构官网,固阳网站建设以下内容源于朱有鹏嵌入式课程的学习与整理#xff0c;如有侵权请告知删除。 一、驱动框架的含义 1、理解层面1#xff1a;驱动的分层设计 设备驱动程序#xff0c;是由内核驱动部分的维护者#xff0c;以及驱动开发工程师协作完成的。 内核驱动部分的维护者#xff0c;往…以下内容源于朱有鹏嵌入式课程的学习与整理如有侵权请告知删除。 一、驱动框架的含义 1、理解层面1驱动的分层设计 设备驱动程序是由内核驱动部分的维护者以及驱动开发工程师协作完成的。 内核驱动部分的维护者往往为同类的设备比如LED、LCD、蜂鸣器等等设计了一个成熟的、标准的、典型的框架。他们将同类设备的驱动中通用的一些功能抽离出来作为驱动框架中的核心层然后设计好核心层与具体操作层的接口让驱动开发者来实现具体操作层。 核心层与具体操作层的接口其设计原则是标准化尽量降低驱动开发者的编程难度。 设备驱动框架简而言之就是驱动的分层设计。 2、理解层面2系统资源的管控 内核维护者设计了一些系统资源管控体系这些体系能够协调各个驱动的资源分配保证内核的稳定。比如系统中所有的GPIO就属于系统资源某个驱动模块如果需要使用某个GPIO就需要调用特殊的接口进行申请申请到之后再使用使用完之后要释放。 这也是设备驱动框架的组成部分。 二、LED驱动框架概述
下面以内核中LED驱动框架为例说明设备驱动框架的相关内容。 1、相关文件 内核源码drivers/leds目录是驱动框架规定的LED这种硬件的驱动应该待的地方。 2、LED驱动框架的核心层 drivers/leds目录中的led-class.c和led-core.c其属于LED驱动框架的核心层。 它们由内核驱动部分维护者提供描述的是所有厂家的不同LED硬件的相同部分的逻辑。 3、LED驱动框架的具体操作层 drivers/leds目录中的leds-xxxx.c文件其属于LED驱动框架的具体操作层。 它们由不同厂商的驱动工程师编写。驱动工程师根据硬件的具体情况来对LED进行操作使用LED驱动框架核心层提供的接口来与驱动框架进行交互最终实现驱动的功能。 4、分析具体案例 分析驱动框架的关键在于分析内核开发者提供了什么驱动开发者需要完成什么。 以文件drivers/leds/leds-s3c24xx.c为例这个文件是LED驱动框架的具体操作层。 drivers/leds目录中的led-class.c和led-core.c这几个文件是LED驱动框架的核心层。 leds-s3c24xx.c文件调用drivers/leds/led-class.c文件的led_classdev_register()函数来完成LED驱动的注册。即驱动工程师通过调用驱动框架中提供的接口来实现自己的驱动。 注意九鼎没有使用内核推荐的led驱动框架它写的驱动是drivers/char/led/x210-led.c。 5、典型的驱动开发行业现状 内核驱动部分维护者对驱动框架进行开发和维护、升级对应着led-class.c和led-core.c。 SoC厂商比如三星、华为等芯片厂商的驱动工程师编写与测试设备驱动源码提供参考版本对应着leds-s3c24xx.c。 做产品的厂商比如九鼎的驱动工程师以SoC厂商提供的驱动源码leds-s3c24xx.c为基础来做移植和调试。 三、LED驱动框架的初步分析 1、概述 以drivers/leds/leds-s3c24xx.c为例。 LED驱动框架的具体操作层指的是leds-s3c24xx.c文件。 LED驱动框架的核心层包括 led-class.c 文件、leds.h文件、led-core.c文件。 具体操作层leds-s3c24xx.c文件由于应用了驱动模型平台总线的概念我们以后再分析。 这里先分析核心层的led-class.c文件。 2、led-class.c文件的具体分析 led-class.c文件的内容如下 //省略部分代码static int __init leds_init(void)
{ //创建了类名叫/sys/class/leds leds_class class_create(THIS_MODULE, leds);if (IS_ERR(leds_class))return PTR_ERR(leds_class);leds_class-suspend led_suspend;// 关联 LED设备休眠函数leds_class-resume led_resume;// 关联 LED设备唤醒函数// 创建设备属性文件 brightness、max_brightness、triggerleds_class-dev_attrs led_class_attrs;return 0;
}static void __exit leds_exit(void)
{class_destroy(leds_class);//销毁了类名leds
}subsys_initcall(leds_init); //led-class.c是一个内核模块体现为有安装与卸载函数
module_exit(leds_exit); //所以对该文件的分析应该从下往上阅读MODULE_AUTHOR(John Lenz, Richard Purdie);
MODULE_LICENSE(GPL);
MODULE_DESCRIPTION(LED Class Interface); 1、led-class.c将被编译成一个内核模块 由代码可以看出led-class.c有安装与卸载函数因此它是一个内核模块。LED驱动框架可以根据需要被安装与卸载。我们应该遵照分析模块的方法从下往上分析。 2、类名“leds”的创建与销毁 led_init()在/sys/class目录下创建“leds”这个类名led_exit()销毁“leds”这个类名。 3、subsys_initcall(leds_init)的分析 1subsys_initcall是一个宏定义在linux/init.h中。 其功能是将其声明的函数放到一个特定的段.initcall4.init。 #define subsys_initcall(fn) __define_initcall(4,fn,4)#define __define_initcall(level,fn,id) \static initcall_t __initcall_##fn##id __used \__attribute__((__section__(.initcall level .init))) fn 2分析module_init宏可以看出它将函数放到了.initcall6.init段中。 #define module_init(x) __initcall(x);
#define __initcall(fn) device_initcall(fn)
#define device_initcall(fn) __define_initcall(6,fn,6) 也就是说subsys_initcall和module_init的作用是一样的只不过前者所声明的函数要比后者在内核启动时的执行顺序更早。 3内核实现先后顺序执行初始化操作的方法 将内核启动时要调用的所有函数归类分类名就叫做“.initcalln.init”n的值从1到8。内核开发者在编写内核代码时将函数设置合适的级别链接的时候这些函数就会被放入特定的段中内核启动时再按照内核链接脚本中指定的段顺序去依次执行各个段。 内核链接脚本编译之后才有在arch/arm/kernel/vmlinux.lds中。 4、led_class_attrs 1什么是attribute 对应于将来/sys/class/leds/ 目录里的内容这些内容一般是文件和文件夹。这些属性文件其实就是sysfs开放给应用层的一些操作接口应用程序可以通过操作这些属性文件来操作硬件设备。这些属性文件非常类似于/dev/目录下的设备文件对/dev/目录下的设备文件的操作有关的API对应着file_operations里面的函数。 2attribute有什么用 应用程序可以通过操作/sys/class/leds/目录下面的属性文件来操作硬件设备。它其实是另一条驱动实现路线不再有cdev相关的函数操作有区别于之前的file_operations那条线。 3class_create()的返回值类型是struct class类型。 该类型定义在/include/linux/device.h文件中 struct class {const char *name; // 类的名称struct module *owner; //类所属的模块比如usb模块、led模块等struct class_attribute *class_attrs;//类所添加的属性struct device_attribute *dev_attrs;//类所包含的设备所添加的属性struct kobject *dev_kobj;// 用于标识 类所包含的设备属于块设备还是字符设备// 用于在设备发出 uevent 消息时添加环境变量int (*dev_uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);char *(*devnode)(struct device *dev, mode_t *mode);// 设备节点的相对路径名void (*class_release)(struct class *class);// 类被释放时调用的函数void (*dev_release)(struct device *dev);// 设备被释放时调用的函数//设备休眠时调用的函数int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);int (*resume)(struct device *dev);// 设备被唤醒时调用的函数const struct kobj_ns_type_operations *ns_type;const void *(*namespace)(struct device *dev); const struct dev_pm_ops *pm; // 用于电源管理的函数struct class_private *p;// 指向 class_private 结构的指针
}; 其中结构体struct device_attribute定义在/include/linux/device.h文件中 /* interface for exporting device attributes */
struct device_attribute {struct attribute attr;ssize_t (*show)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,char *buf);ssize_t (*store)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,const char *buf, size_t count);
}; 因此led_class_attrs[ ]这个结构体数组的初始化如下 //位于x210_kernel/drivers/leds/led-class.c文件中
static struct device_attribute led_class_attrs[] {//文件 //对文件操作时实际对应的操作函数1 //操作函数2__ATTR(brightness, 0644, led_brightness_show, led_brightness_store), __ATTR(max_brightness, 0444, led_max_brightness_show, NULL),
#ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERS__ATTR(trigger, 0644, led_trigger_show, led_trigger_store),
#endif__ATTR_NULL,
};//位于x210_kernel/include/linux/sysfs.h文件中
#define __ATTR(_name,_mode,_show,_store) { \.attr {.name __stringify(_name), .mode _mode }, \.show _show, \.store _store, \
}//位于x210_kernel/drivers/leds/led-class.c文件中
static ssize_t led_brightness_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr, char *buf)
{struct led_classdev *led_cdev dev_get_drvdata(dev);/* no lock needed for this */led_update_brightness(led_cdev);return sprintf(buf, %u\n, led_cdev-brightness);
}static ssize_t led_brightness_store(struct device *dev,struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t size)
{struct led_classdev *led_cdev dev_get_drvdata(dev);ssize_t ret -EINVAL;char *after;unsigned long state simple_strtoul(buf, after, 10);size_t count after - buf;if (isspace(*after))count;if (count size) {ret count;if (state LED_OFF)led_trigger_remove(led_cdev);led_set_brightness(led_cdev, state);}return ret;
} 5、设备注册函数:led_classdev_register() 1函数内容与作用 该函数的内容如下它用于创建属于“leds”这个类的一个设备其实就是去注册一个设备。 /*** led_classdev_register - register a new object of led_classdev class.* parent: The device to register.* led_cdev: the led_classdev structure for this device.*/
int led_classdev_register(struct device *parent, struct led_classdev *led_cdev)
{led_cdev-dev device_create(leds_class, parent, 0, led_cdev,%s, led_cdev-name);if (IS_ERR(led_cdev-dev))return PTR_ERR(led_cdev-dev);
#ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERSinit_rwsem(led_cdev-trigger_lock);
#endif/* add to the list of leds */down_write(leds_list_lock);list_add_tail(led_cdev-node, leds_list);up_write(leds_list_lock);if (!led_cdev-max_brightness)led_cdev-max_brightness LED_FULL;led_update_brightness(led_cdev);
#ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERSled_trigger_set_default(led_cdev);
#endifprintk(KERN_DEBUG Registered led device: %s\n,led_cdev-name);return 0;
}2struct led_classdev结构体 “leds”类别的设备用结构体struct led_classdev表征其定义在include/linux/leds.h中 struct led_classdev {const char *name;int brightness;int max_brightness;int flags;/* Lower 16 bits reflect status */
#define LED_SUSPENDED (1 0)/* Upper 16 bits reflect control information */
#define LED_CORE_SUSPENDRESUME (1 16)/* Set LED brightness level *//* Must not sleep, use a workqueue if needed */void (*brightness_set)(struct led_classdev *led_cdev,enum led_brightness brightness);/* Get LED brightness level */enum led_brightness (*brightness_get)(struct led_classdev *led_cdev);/* Activate hardware accelerated blink, delays are in* miliseconds and if none is provided then a sensible default* should be chosen. The call can adjust the timings if it cant* match the values specified exactly. */int (*blink_set)(struct led_classdev *led_cdev,unsigned long *delay_on,unsigned long *delay_off);struct device *dev; //注意这里的设备struct list_head node; /* LED Device list */const char *default_trigger; /* Trigger to use */#ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERS/* Protects the trigger data below */struct rw_semaphore trigger_lock;struct led_trigger *trigger;struct list_head trig_list;void *trigger_data;
#endif
}; 其中的struct device结构体定义在/include/linux/device.h文件中 struct device {struct device *parent; struct device_private *p; struct kobject kobj;const char *init_name; /* initial name of the device */struct device_type *type;struct mutex mutex; /* mutex to synchronize calls to* its driver.*/struct bus_type *bus; /* type of bus device is on */struct device_driver *driver; /* which driver has allocated thisdevice */void *platform_data; /* Platform specific data, devicecore doesnt touch it */struct dev_pm_info power;#ifdef CONFIG_NUMAint numa_node; /* NUMA node this device is close to */
#endifu64 *dma_mask; /* dma mask (if dmaable device) */u64 coherent_dma_mask;/* Like dma_mask, but foralloc_coherent mappings asnot all hardware supports64 bit addresses for consistentallocations such descriptors. */struct device_dma_parameters *dma_parms;struct list_head dma_pools; /* dma pools (if dmable) */struct dma_coherent_mem *dma_mem; /* internal for coherent memoverride *//* arch specific additions */struct dev_archdata archdata;
#ifdef CONFIG_OFstruct device_node *of_node;
#endifdev_t devt; /* dev_t, creates the sysfs dev */spinlock_t devres_lock;struct list_head devres_head;struct klist_node knode_class;struct class *class;const struct attribute_group **groups; /* optional groups */void (*release)(struct device *dev);
}; 2补充说明 该函数是LED驱动框架中内核开发者提供给驱动开发者的一个注册设备的接口。 当使用LED驱动框架编写驱动时这函数的作用类似于之前使用file_operations方式去注册字符设备驱动的register_chrdev函数。
