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师承陈立臣 目录 README 一、驱动初步认知 为什么要学会写驱动？ 设备号的两个作用？ 区分硬件 索引驱动在驱动链表中的位置 从open到设备，从上层到底层，经历了什么？ 二、基于内核驱动框架编写驱动代码流程 1.编写上层应用代码 2.根据上层需求修改内核驱动框架代码 代码补充解读 static的作用 结构体成员变量的单独赋值 结构体`file_operations` 手动生成设备 3.在Ubuntu上交叉编译（很重要） 驱动框架的模块编译并发送至树莓派 ①修改Makefile ②进行模块编译 ③把`.ko`文件发送至树莓派 上层代码的编译并发送至树莓派 使用交叉编译工具进行编译 发送至树莓派 4.树莓派装载驱动并运行 ①树莓派装载驱动 ②运行上层代码 ③增加访问权限再运行 是否执行成功：`demsg`指令查看内核打印信息 三、3个地址的介绍 微机总线地址 物理地址 虚拟地址 简单了解地址框图与内核的页表映射 四、实战：操作IO口输出高 / 低电平 1.芯片手册导读 General Purpose I/O (GPIO)板块 捕捉信息 配置引脚 输入 / 输出 配置引脚输出是 0 还是 1 清除 0 / 1 状态 整理关键内容 2.配置3个主要的寄存器地址 ①在原来框架的基础上，添加寄存器的定义 弄清楚寄存器的分组 volatile的使用 ②配置寄存器的地址 分别找到几个IO寄存器的物理地址（非常易错） 弄清楚GPIO的物理地址（真实地址） 根据偏移值，弄清楚寄存器的物理地址（真实地址） 物理地址转换为虚拟地址：`ioremap`函数 3.进行功能配置 ①在函数pin4_open中配置pin4为输出引脚 运用与（&） / 或（|）运算进行位操作 ==与运算给指定位==（14、13）==赋值0==，其他不变 ==或运算==给指定位（12）==赋值1== ②在函数pin4_write中配置pin4输出 0 / 1 获取上层write函数的值:`copy_from_user`函数 根据值来操作IO口 4.解除虚拟地址映射 退出程序卸载驱动的时候，解除映射：`iounmap`函数 5.完整代码 内核驱动框架 上层应用程序 6.交叉编译并发送至树莓派 ①树莓派上卸载之前的pin4驱动，删除上层应用文件和.ko文件 ②框架和上层应用程序在Ubuntu中进行交叉编译并发送至树莓派 7.装载驱动 8.运行上层应用文件 驱动成功运行 驱动运行失败：学会调试 奇怪的问题 五、其他 简单了解：DMA（direct memory access）（直接存储器访问） md5sum检查两个文件是否完全一样 READMEemmm一不小心写了这么长的篇幅，建议配合目录一起看，从目录点击对应知识点，对知识体系和结构有整体的认识，阅读的时候才不会感到吃力。 树莓派开发简单是因为有厂家提供的wiringPi库，实现超声波，实现继电器操作，做灯的点亮…都非常简单。 但未来做开发时，不一定都是用树莓派，则没有wiringPi库可以用。但只要能运行Linux，linux的标准C库一定有。 学会根据标准C库编写驱动，只要能拿到linux内核源码，拿到芯片手册，电路图…就能做开发。 用树莓派学习的目的不仅是为是体验其强大便捷的wiringPi库，更要通过树莓派学会linux内核开发，驱动编写等，做一个属于自己的库。 设备号的两个作用？ 区分硬件linux一切皆为文件，其设备管理同样是和文件系统紧密结合。在目录/dev下都能看到鼠标，键盘，屏幕，串口等设备文件，硬件要有相对应的驱动，那么open怎样区分这些硬件呢？ 依靠文件名与设备号。在/dev下ls -l可以看到
设备号又分为：主设备号用于区别不同种类的设备；次设备号区别同种类型的多个设备。 内核中存在一个驱动链表，管理所有设备的驱动。 驱动开发无非以下两件事： 编写完驱动程序，加载到内核 用户空间open后，调用驱动程序驱动插入到链表的位置（顺序）由设备号检索。 从open到设备，从上层到底层，经历了什么？ 用户层调用open产生一个软中断（中断号是0x80），进入内核空间调用sys_callsys_call。 sys_callsys_call真正调用的是sys_open,去内核的驱动链表根据主设备号与次设备号找到相关驱动函数。 调用驱动函数里面的open,去设置IO口引脚电平。（对应下图的粉色笔迹）
目的是用简单的例子展示从用户空间到内核空间的整套流程。 1.编写上层应用代码在上层访问一个设备跟访问普通的文件没什么区别。试写一个简单的open和write去操作设备"pin4"。 #include #include #include #include int main() { int fd; fd = open("/dev/pin4",O_RDWR); if(fd printf("open success\n"); } fd = write(fd,'1',1);//写一个字符'1',写一个字节 return 0; }根据上面提到的驱动认知，有个大致的概念，以open为例子： 上层open→sys_call→sys_open→内核驱动链表节点→执行节点里的open 当然，没有装载驱动的话这个程序执行一定会报错。只有在内核装载了驱动并且在/dev下生成了“pin4”这样一个设备才能运行。 接下来介绍最简单的字符设备驱动框架。 2.根据上层需求修改内核驱动框架代码所谓框架，就是定死的东西，基本的语句必须要有，少一个都不行。 虽然有这么多的代码，但核心运行的就两个printk。 #include //file_operations声明 #include //module_init module_exit声明 #include //__init __exit 宏定义声明 #include //class devise声明 #include //copy_from_user 的头文件 #include //设备号 dev_t 类型声明 #include //ioremap iounmap的头文件 static struct class *pin4_class; static struct device *pin4_class_dev; static dev_t devno; //设备号 static int major =231; //主设备号 static int minor =0; //次设备号 static char *module_name="pin4"; //模块名 //pin4_open函数 static int pin4_open(struct inode *inode,struct file *file) { printk("pin4_open\n" |
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