【i.MX6ULL】驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)2——新字符設(shè)備開(kāi)發(fā)模板
舊版本的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)模式，設(shè)備驅(qū)動(dòng)需要手動(dòng)分配設(shè)備號(hào)再使用 register_chrdev進(jìn)行注冊(cè)，加載成功以后還需要手動(dòng)使用mknod命令創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，比較麻煩。
目前Linux內(nèi)核推薦的新字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)API函數(shù)，使得驅(qū)動(dòng)的使用更加自動(dòng)化，本篇就來(lái)一起研究下。
1 舊字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)的弊端
使用register_chrdev函數(shù)注冊(cè)字符設(shè)備，需要指定一個(gè)設(shè)備號(hào)，這就造成：
需要事先確定好哪些主設(shè)備號(hào)沒(méi)有使用
會(huì)將一個(gè)主設(shè)備號(hào)下的所有次設(shè)備號(hào)都使用掉，比如主設(shè)備號(hào)為200，那么 0~1048575(2^20-1)這個(gè)區(qū)間的次設(shè)備號(hào)就全部都被占用了
回顧上一篇的操作，先是加載驅(qū)動(dòng)：
加載完，還有手動(dòng)使用mknod指令來(lái)手動(dòng)創(chuàng)建該設(shè)備節(jié)點(diǎn)，并且指定驅(qū)動(dòng)程序中寫(xiě)死的設(shè)備號(hào)：
本篇，就要使用一種新的字符驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備號(hào)的自動(dòng)分配，省去mknod指令操作。
2 新字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)原理
2.1 分配和釋放設(shè)備號(hào)
使用設(shè)備號(hào)的時(shí)候向Linux內(nèi)核申請(qǐng)，需要幾個(gè)就申請(qǐng)幾個(gè)，由Linux內(nèi)核分配設(shè)備可以使用的設(shè)備號(hào)。
使用如下函數(shù)來(lái)申請(qǐng)?jiān)O(shè)備號(hào)（該函數(shù)在上篇提到過(guò)）：
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)
如果給定了設(shè)備的主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)就使用如下所示函數(shù)來(lái)注冊(cè)設(shè)備號(hào)即可：
注銷(xiāo)字符設(shè)備之后要釋放設(shè)備號(hào)，不管是通過(guò)alloc_chrdev_region函數(shù)的動(dòng)態(tài)分配還是register_chrdev_region函數(shù)手動(dòng)指定的設(shè)備號(hào)，統(tǒng)一使用(和上篇使用的一樣)的釋放函數(shù)：
新字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)下，設(shè)備號(hào)分配示例代碼如下：
2.2 字符設(shè)備注冊(cè)
2.2.1 cdev字符設(shè)備結(jié)構(gòu)
在Linux中使用cdev結(jié)構(gòu)體表示一個(gè)字符設(shè)備，其定義在include/linux/cdev.h文件中：
2.2.2 cdev_init 函數(shù)
定義好cdev變量以后就要使用cdev_init函數(shù)對(duì)其進(jìn)行初始化:
該函數(shù)的使用示例如下：
2.2.3 cdev_add函數(shù)
該函數(shù)用于向Linux系統(tǒng)添加字符設(shè)備，即cdev結(jié)構(gòu)體變量：
2.2.4 cdev_del函數(shù)
卸載驅(qū)動(dòng)的時(shí)候要使用cdev_del函數(shù)從Linux內(nèi)核中刪除字符設(shè)備:
2.3 自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)
上篇的Linux驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，在使用modprobe加載驅(qū)動(dòng)程序以后還需要使用“mknod”命令手動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，比較麻煩，這里就來(lái)研究一下如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)。
2.3.1 mdev機(jī)制
在Linux下通過(guò)udev來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備文件的自動(dòng)創(chuàng)建與刪除。使用busybox構(gòu)建根文件系統(tǒng)的時(shí)候，busybox會(huì)創(chuàng)建一個(gè)udev的簡(jiǎn)化版本mdev。
所以，在嵌入式開(kāi)發(fā)中使用mdev來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件的自動(dòng)創(chuàng)建與刪除。Linux系統(tǒng)中的熱插拔事件也由mdev 管理，在/etc/init.d/rcS 文件中如下語(yǔ)句：
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
2.3.2 創(chuàng)建和刪除類(lèi)
自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)的工作是在驅(qū)動(dòng)程序的入口函數(shù)中完成的，一般在cdev_add函數(shù)后面添 加自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)相關(guān)代碼。
首先要創(chuàng)建一個(gè)class類(lèi)，其實(shí)是個(gè)結(jié)構(gòu)體，定義在include/linux/device.h里面。class_create是類(lèi)創(chuàng)建函數(shù)(宏定義):
卸載驅(qū)動(dòng)程序的時(shí)候需要使用函數(shù)為class_destroy刪除掉類(lèi)：
2.3.3 創(chuàng)建設(shè)備
創(chuàng)建好類(lèi)以后還不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，還需要在這個(gè)類(lèi)下創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備。使用device_create函數(shù)創(chuàng)建設(shè)備:
參數(shù)最后的...表示這在是一個(gè)可變參數(shù)的函數(shù)。
2.4 設(shè)置文件私有數(shù)據(jù)
每個(gè)硬件設(shè)備都有一些屬性， 比如主設(shè)備號(hào)(dev_t)，類(lèi)(class)、設(shè)備(device)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)(state)等等，在編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候你可以將這些屬性全部寫(xiě)成變量的形式:
可以將所有屬性信封裝到結(jié)構(gòu)體中， 并在編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)open函數(shù)的時(shí)候?qū)⑵渥鳛樗接袛?shù)據(jù)添加到設(shè)備文件中：
3 驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)
在上篇的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，因?yàn)橹皇歉鼡Q的驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)方式，與應(yīng)用程序無(wú)關(guān)，因此只修改驅(qū)動(dòng)程序即可。
3.1 添加一些定義
因?yàn)樯掀恼碌拇a中使用的是chrdevbase這個(gè)名稱(chēng)，為了減少修改量，這里僅把結(jié)構(gòu)體類(lèi)型定義為帶有new標(biāo)志的newchr_dev，變量名仍使用chrdevbase這個(gè)名稱(chēng)。
struct newchr_dev chrdevbase; /* 自定義字符設(shè)備 */
3.2 修改open函數(shù)
在上篇程序的基礎(chǔ)上增加了一條“設(shè)置私有數(shù)據(jù)”
3.3 修改init函數(shù)
這個(gè)修改比較大，因?yàn)橐趇nit函數(shù)中使用設(shè)備號(hào)的自動(dòng)分配。
3.4 修改exit函數(shù)
因?yàn)閕nit修改較大，對(duì)應(yīng)的exit也要進(jìn)行大的修改：
至此，修改完畢，其它的與之前的一樣。
3.5 新舊驅(qū)動(dòng)方式對(duì)比
通過(guò)一張圖來(lái)對(duì)比新舊兩種驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)方式的區(qū)別：
舊方式編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)的流程
新方式編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)的流程
可以看出主要區(qū)別在驅(qū)動(dòng)的加載和卸載。
4 編譯驅(qū)動(dòng)
和上次編譯驅(qū)動(dòng)的方式一樣，使用makefile，因?yàn)轵?qū)動(dòng)的c文件名由chrdevbase.c改為了newchrdevbase.c，因此makefile文件中也要把名字改掉。
編譯完之后，將編譯出的ko文件先復(fù)制到ubuntu虛擬機(jī)的tftpboot目錄中，為后面的測(cè)序做準(zhǔn)備。
復(fù)制后，看一下tftpboot目錄：
5 程序測(cè)試
5.1 文件發(fā)送到板子
和上篇一樣，使用tftp傳輸，將ubuntu虛擬機(jī)編譯出的ko文件發(fā)送到linux板子中。
再來(lái)看下tftp傳輸?shù)挠布h(huán)境示意圖：
然后是傳輸指令以及傳輸結(jié)果，可以看到newchrdevbase.ko已經(jīng)從ubuntu虛擬機(jī)的tftpboot目錄傳輸?shù)搅薼inux板子的/lib/modules/4.1.15目錄中了。
5.2 測(cè)試
輸入如下兩條指令加載 newchrdevbase.ko 驅(qū)動(dòng)模塊：
depmod ? //第一次加載驅(qū)動(dòng)的時(shí)候需要運(yùn)行此命令 ?modprobe newchrdevbase.ko ? //加載驅(qū)動(dòng)
驅(qū)動(dòng)加載成功后，可以看到自動(dòng)申請(qǐng)到的主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)，如下圖，主設(shè)備號(hào)為249。
再輸入ls /dev/chrdevbase -l指令驗(yàn)證/dev/chrdevbase 這個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件是否存在，如下圖，可以看到設(shè)備存在，注意和上篇舊驅(qū)動(dòng)方式操作上的不同之處，舊的驅(qū)動(dòng)方式需要額外使用mknod指令來(lái)手動(dòng)創(chuàng)建該設(shè)備節(jié)點(diǎn)。
驅(qū)動(dòng)已經(jīng)加載成功，再來(lái)測(cè)試APP程序，理論上和上篇的效果一樣，實(shí)測(cè)也是：
OK，測(cè)試完畢，測(cè)試完使用rmmod指令卸載驅(qū)動(dòng)。
6 總結(jié)
此篇文章針對(duì)上篇文章使用舊字符驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)方式存在的不足，介紹了一種新的字符驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)方式，對(duì)比兩種方式編寫(xiě)的主要區(qū)別，在上篇驅(qū)動(dòng)代碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，并測(cè)試通過(guò)，和上篇實(shí)現(xiàn)一樣的效果，但驅(qū)動(dòng)的加載更加方便，不再需要人為指定設(shè)備號(hào)。
