前言在嵌入式行业，有很多从业者。我们工作的主旋律是拿开源代码，拿厂家代码，完成产品的功能，提升产品的性能，进而解决各种各样的问题。或者是维护一个模块或方向，一搞就是好几年。 时间长了，笔者发现我们对从零开始编写驱动、应用、算法、系统、协议、文件系统等缺乏经验。没有该有的广度和深度。笔者也是这样，工作了很多年，都是针对某个问题点修修补补或者某个模块的局部删删改改。很少有机会去独自从零开始编写一整套完整的代码。 当然，这种现状对于企业来说是比较正常的，可以降低风险。但是对于员工本身，如果缺乏必要的规划，很容易工作多年却还是停留在单点的层面，而丧失了提升到较高层面的机会。随着时间的增长很容易丧失竞争力。 另外，根据笔者的经验，绝大多数公司对于0-5年经验从业者的定位主要是积极的问题解决者。而对于5-10经验从业者的定位主要是积极的系统规划者和引领者。在这种行业规则下，笔者认为，每个从业者都应该问自己一句，“5年后，我是否具备系统化把控软件的能力呢？”。 当前的这种行业现状，如果我们不做出一点改变，是没有办法突破的。有些东西，仅仅知道是不够的，还需要深思熟虑的思考和必要的训练，简单来说就是要知行合一。 也许有读者会有疑惑？这不就是重复造轮子么？我们确实是在重复造轮子，因为别人会造轮子那是别人的能力，我们自己会造轮子是我们自己的能力。在行业中，有太多的定制化需求是因为轮子本身有原生性缺陷，我们无法直接使用，或者需要对其进行改进，或者需要抽取开源代码的主体思想和框架，根据公司的需要定制自己的各项功能。设想，如果我们具备这种能力，必然会促使我们在行业中脱颖而出，而不是工作很多年一直在底层搬砖。底层搬砖没什么不好，问题是当有更廉价更激情的劳动力涌进来的时候，我们这些老的搬砖民工也就失去了价值。我们不会天天重复造轮子，我们需要通过造几个轮子使得自己具备造轮子的能力，从而更好的适应这个环境，适应这个世界。 针对当前行业现状，笔者经过深思熟虑，想为大家做点实实在在的事情，希望能够帮助大家在巩固基础的同时提升系统化把控软件的能力。当然，笔者的水平也有限，有些观点也只是一家之谈，希望大家独立思考，谨慎采用，如果写的有错误或者不对的地方还请读者们批评斧正，我们一起共同进步。 在这里简单介绍下笔者，笔者现在就职于一家大型国际化公司，工作经验6年，硕士毕业。曾经担任过组内的项目主管，项目经理，也曾经组建过新团队，带领大家冲锋陷阵。在工作中，有做的不错的地方，也有失误的地方，有激情的时刻，也有失落的时刻。现在偏安一隅，专心搞技术，目前个人规划的技术方向是嵌入式和AI基础设施建设，以及嵌入式和AI的融合发展。 最后，说了这么多，笔者希望，在未来的日子里和未知的领域里，你我同行，为我们的美好生活而努力奋斗。 总体目标本篇文章的目标是介绍如何从自顶向下从零编写linux下的platformbus驱动。着力从总体思路，需求端，分析端，实现端，详尽描述一个完整需求的开发流程，是笔者多年经验的提炼，希望读者能够有所收获。最后的实战目标，请读者尽量完成，这样读者才能形成自己的思路。 本示例采用arm920架构，天祥电子生产的tx2440a开发板，核心为三星的s3c2440。Linux版本为2.6.31，是已经移植好的版本。编译器为arm920t-eabi-4.1.2.tar。 总体思路总体思路是严格遵循需求的开发流程来，不遗漏任何思考环节。读者在阅读时请先跟笔者的思路走一遍，然后再抛弃笔者的思路，按照自己的思路走一遍，如果遇到困难请先自己思考，实在不会再来参考笔者的思路和实现。 笔者在写代码的的总体思路如下： 需求描述—能够详细完整的描述一个需求。 需求分析—根据需求描述，提取可供实现的功能，需要有定量或者定性的指标。（从宏观上确定需要什么功能）。 需求分解—根据需求分析，考虑要实现需求所需要做的工作（根据宏观确定的功能，拆分成小的可单独实现的功能）。 编写思路—根据需求分解从总体上描述应该如何编写代码，（解决怎么在宏观上实现）。 详细步骤—根据编写思路，落实具体步骤，（解决怎么在微观上实现）。 编写框架—根据编写思路，实现总体框架（实现编写思路里主体框架，细节内容留在具体代码里编写）。 具体代码—根据编写框架，编写每一个函数里所需要实现的小功能，主要是实现驱动代码，测试代码 Makefile—用来编译驱动代码 目录结构—用来说明当完成编码后的结果 测试步骤—说明如何对驱动进行测试，主要是加载驱动模块，执行测试代码 执行结果—观察执行结果是否符合预期 结果总结—回顾本节的思路，知识点，api，结构体 实战目标—说明如何根据本文档训练 需求描述使用platformbus提供的接口来点亮和熄灭led灯3，写1时点亮，写0时熄灭。（总共4个led灯，0,1,2,3） 需求分析使用platformbus总线来管理led设备和led驱动，需要具备以下功能： 1注册和卸载led设备（包括led相关资源和处理函数） 2注册和卸载led驱动 3提供可供操作的设备节点 4当输入为参数为1时点亮led，当输入参数为0时熄灭led灯 需求分解分析完需求后，可以确定编写代码的目标。 1编写platform_dev.c以注册和卸载led设备 2编写platform_drv.c以注册和卸载led驱动 3编写platform_test.c以测试led设备和led驱动是否正常工作 编写思路本示例需要将设备和驱动分开编写，设备文件（platform_dev.c）主要用来提供资源和注册资源；驱动文件（platform_drv.c）主要用来使用资源，控制硬件，向用户返回数据。思路如下： 1注册和卸载platform_device类型的led设备（在platform_dev.c里） 1.1拷贝头文件，编写和修饰入口函数和出口函数，声明许可证 1.2在入口函数中注册platform_device类型的led设备 1.2.1定义led设备 1.2.2定义led设备资源 1.2.3定义led设备需要的release函数 1.3在出口函数中卸载platform_device类型的led设备 2注册和卸载platform_driver类型的led驱动（在platform_drv.c里） 2.1拷贝头文件，编写和修饰入口函数和出口函数，声明许可证 2.2在入口函数中注册platform_driver类型的led驱动 2.2.1定义platform_driver类型的led驱动 2.2.2定义probe函数和remove函数 2.2.3 编写probe函数 2.2.3.1获取资源 2.2.3.2注册字符设备及操作函数 2.2.3.3提供可操作的设备节点 2.2.4编写remove函数（卸载字符设备，释放资源） 2.3在出口函数中卸载platform_driver类型的led驱动 详细步骤根据需求分析的结果来考虑如何实施，主要是考虑在哪一步做什么具体的工作 1创建两个文件用来生成两个模块，platform_drv.c（存放led操作函数），platform_dev.c（存放led设备及资源）；创建Makefile文件来编译模块；创建platform_test.c存放测试代码；创建platform_dev_skeleton.c和platform_drv_skeleton.c只是用来搭建框架和理顺思路。 2编写platform_dev.c。 2.1编写代码框架：头文件，入口函数，出口函数，声明LICENSE为GPL 2.2在入口函数中注册led设备，类型为struct platform_device 2.2.1定义并led设备，类型为struct platform_device 2.2.2填充led设备，放入设备名字，设备id，设备资源，资源个数，release函数 2.2.3定义设备资源数组，类型为struct resource，放入内存资源和中断资源 2.3在出口函数中卸载platform_device类型的led设备 3编写platform_drv.c 3.1编写代码框架：头文件，入口函数，出口函数，声明LICENSE为GPL 3.2在入口函数中注册platform_driver类型的led驱动结构体 3.2.1定义structplatform_driver类型的led驱动 放入名字，probe函数，remove函数等 3.2.2定义probe函数 获取内存资源和引脚号资源；映射寄存器 注册字符设备 创建设备类；创建设备节点 3.2.3定义remove函数 卸载字符设备 卸载设备节点；销毁类 释放资源 3.2.4定义structfile_operations结构体，编写对应的函数 3.2.5定义open函数 根据引脚号配置gpio管脚为输出模式 3.2.6定义write函数 获取用户空间数据，控制寄存器来控制gpio管脚的低和高 如果用户写1，点亮led，写0，熄灭led 3.3在出口函数中卸载platform_driver类型的led驱动结构体 编写框架首先编写总体框架代码，先将总体的结构搭建起来，然后再在框架代码里编写比较具体的代码，platform_dev_skeleton.c和platform_dev_skeleton.c只是用来参考，主要说明一般写代码时是如何先搭建框架再写细节代码的。 Platform_dev_skeleton.c/* 本文件是依照platformbus驱动<编写思路>章节编写，本文件 * 的目的是编写代码框架，不做具体细节的编写 *//* 本头文件是linux2.6.31内核所提供的，其他版本按需调整 *//* 1.1拷贝头文件，编写和修饰入口函数和出口函数，声明许可证 */#include<linux/module.h>#include<linux/version.h>#include<linux/init.h>#include<linux/kernel.h>#include<linux/types.h>#include<linux/interrupt.h>#include<linux/list.h>#include<linux/timer.h>#include<linux/init.h>#include<linux/serial_core.h>#include<linux/platform_device.h>/*所要用的内存资源和gpio引脚号资源，按需添加*//* 1.2.2定义led设备资源 */staticstructresourceplat_led_resource[] = { [0] = { }, [1] = { }, };/*按需添加*//* 1.2.3定义led设备需要的release函数 */staticvoidplat_led_dev_release(struct device *dev){}/*核心数据结构，资源结构体*//* 1.2.1定义led设备 */staticstructplatform_deviceplat_led_dev = { .name = "plat_led_dev", .id = -1, .resource = &plat_led_resource, .num_resources = ARRAY_SIZE(plat_led_resource), .dev = { .release = plat_led_dev_release, }};/*入口函数*//* 1.2在入口函数中注册platform_device类型的led设备 */staticintled_dev_init(void){ platform_device_register(&plat_led_dev);return0;}/*出口函数*//* 1.3在出口函数中卸载platform_device类型的led设备 */staticvoidled_dev_exit(void){ platform_device_unregister(&plat_led_dev);}/* 1.1拷贝头文件，编写和修饰入口函数和出口函数，声明许可证 */module_init(led_dev_init);module_exit(led_dev_exit);MODULE_LICENSE("GPL");platform_drv_skeleton.c/* 本文件是依照platformbus驱动<编写思路>章节编写，本文件 * 的目的是编写代码框架，不做具体细节的编写 *//* 本头文件是linux2.6.31内核所提供的，其他版本按需调整 *//* 2.1拷贝头文件，编写和修饰入口函数和出口函数，声明许可证 */#include<linux/module.h>#include<linux/ioport.h>#include<linux/io.h>#include<linux/platform_device.h>#include<linux/init.h>#include<linux/serial_core.h>#include<linux/serial.h>#include<linux/irq.h>#include<asm/irq.h>#include<asm/io.h>#include<asm/uaccess.h>#include<mach/hardware.h>#include<mach/regs-gpio.h>#include<mach/gpio-fns.h>#include<plat/regs-serial.h>#include<linux/input.h>/* 加载驱动时并且和已有的dev匹配时执行probe函数 *//* 2.2.2定义probe函数和remove函数 *//* 2.2.3 编写probe函数*/staticintplat_led_drv_probe(struct platform_device *dev){/* * 2.2.3.1获取资源 * 2.2.3.2注册字符设备及操作函数 * 2.2.3.3提供可操作的设备节点 */return0;}/*断开连接时执行，和probe动作相反*//* 2.2.4编写remove函数（卸载字符设备，释放资源） */staticintplat_led_drv_remove(struct platform_device *dev){}/* 核心结构体*//* 2.2.1定义platform_driver类型的led驱动 */staticstructplatform_driverplat_led_drv = { .driver = { .name = "plat_led_dev", }, .probe = plat_led_drv_probe, .remove = plat_led_drv_remove,};/* 2.2在入口函数中注册platform_driver类型的led驱动 */staticintplat_led_drv_init(void){ platform_driver_register(&plat_led_drv);return0;}/* 2.3在出口函数中卸载platform_driver类型的led驱动 */staticvoidplat_led_drv_exit(void){ platform_driver_unregister(&plat_led_drv);}/* 2.1拷贝头文件，编写和修饰入口函数和出口函数，声明许可证 */module_init(plat_led_drv_init);module_exit(plat_led_drv_exit);MODULE_LICENSE("GPL");驱动代码Platform_dev.c和platform_drv.c是驱动的核心代码，也是需要生成的.ko文件。测试代码在操作led时就需要这两个文件。 Platform_dev.c/* 本文件是依照platform驱动<详细步骤>章节编写，本文件 * 的目的是编写和介绍具体代码，不介绍框架 *//* 本头文件是linux2.6.31内核所提供的，其他版本按需调整 *//* 2.1编写代码框架：头文件，入口函数，出口函数，声明LICENSE为GPL */#include<linux/module.h>#include<linux/version.h>#include<linux/init.h>#include<linux/kernel.h>#include<linux/types.h>#include<linux/interrupt.h>#include<linux/list.h>#include<linux/timer.h>#include<linux/init.h>#include<linux/serial_core.h>#include<linux/platform_device.h>/* 2.2.3定义设备资源数组，类型为struct resource，放入内存资源和中断资源 */staticstructresourceplat_led_resource[] = { [0] = { .start = 0x56000050, .end = 0x56000050 + 8 - 1, .flags = IORESOURCE_MEM, }, [1] = { .start = 3, .end = 3, .flags = IORESOURCE_IRQ, }, };staticvoidplat_led_dev_release(struct device *dev){ printk("welcome to platform bus world of led\n");}/* 2.2.1定义并led设备，类型为struct platform_device *//* 2.2.2填充led设备，放入设备名字，设备id，设备资源，资源个数，release函数 */staticstructplatform_deviceplat_led_dev = { .name = "plat_led_dev", .id = -1, .resource = &plat_led_resource, .num_resources = ARRAY_SIZE(plat_led_resource), .dev = { .release = plat_led_dev_release, }};/* 2.2在入口函数中注册led设备，类型为struct platform_device */staticintled_dev_init(void){ platform_device_register(&plat_led_dev);return0;}/* 2.3在出口函数中卸载platform_device类型的led设备 */staticvoidled_dev_exit(void){ platform_device_unregister(&plat_led_dev);}/* 2.1编写代码框架：头文件，入口函数，出口函数，声明LICENSE为GPL */module_init(led_dev_init);module_exit(led_dev_exit);MODULE_LICENSE("GPL");Platform_drv.c/* 本文件是依照platform驱动<详细步骤>章节编写，本文件 * 的目的是编写和介绍具体代码，不介绍框架 *//* 本头文件是linux2.6.31内核所提供的，其他版本按需调整 *//* 3.1编写代码框架：头文件，入口函数，出口函数，声明LICENSE为GPL */#include<linux/module.h>#include<linux/ioport.h>#include<linux/io.h>#include<linux/platform_device.h>#include<linux/init.h>#include<linux/serial_core.h>#include<linux/serial.h>#include<linux/irq.h>#include<asm/irq.h>#include<asm/io.h>#include<asm/uaccess.h>#include<mach/hardware.h>#include<mach/regs-gpio.h>#include<mach/gpio-fns.h>#include<plat/regs-serial.h>#include<linux/input.h>staticstructclass * plat_leddrv_cls;staticstructclass_device * plat_leddrvcls_device;volatileunsignedlong *gpfcon = NULL;volatileunsignedlong *gpfdat = NULL;int major = 0;int pin = 0;/* 3.2.5定义open函数,根据引脚号配置gpio管脚为输出模式 */staticintplat_led_drv_open(struct inode *inode, struct file *file){/* 配置GPF3为输出 */ *gpfcon &= ~(0x3<<(pin*2)); *gpfcon |= (0x1<<(pin*2));return0;}/* 根据引脚号配置gpio管脚为输出模式 */static ssize_t plat_led_drv_write(struct file *file, constchar __user *buf, size_t count, loff_t * ppos){int val;/* 获取用户空间数据，控制寄存器来控制gpio管脚的低和高 */ copy_from_user(&val, buf, count); // copy_to_user();/* 如果用户写1，点亮led，写0，熄灭led */if (val == 1) {// 点灯 *gpfdat &= ~((1<<pin)); }else {// 灭灯 *gpfdat |= (1<<pin); }return0;}/* 3.2.4定义struct file_operations结构体，编写对应的函数 */staticstructfile_operationsplat_led_drv_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = plat_led_drv_open, .write = plat_led_drv_write, };/* 3.2.2定义probe函数 */staticintplat_led_drv_probe(struct platform_device *dev){/* 1 获取内存资源和中断资源(这里是把gpio管脚号当做了中断资源) */structresource * res; res = platform_get_resource(dev,IORESOURCE_MEM,0);/* 2 映射gpio管脚f组的控制寄存器和数据寄存器 */ gpfcon = (volatileunsignedlong *)ioremap(res->start, res->end - res->start + 1); gpfdat = gpfcon + 1; res = platform_get_resource(dev,IORESOURCE_IRQ,0); pin = res->start;/* 3 注册字符设备 */ major = register_chrdev(0, "plat_led_drv", &plat_led_drv_fops); // 注册, 告诉内核/* 4 创建设备类；创建设备节点 */ plat_leddrv_cls = class_create(THIS_MODULE, "plat_led_drv"); plat_leddrvcls_device = device_create(plat_leddrv_cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "plat_led"); /* /dev/xyz */return0;}/* */staticintplat_led_drv_remove(struct platform_device *dev){/* 主要是和出口函数的反向操作 * 1 卸载字符设备 * 2 卸载class下的设备 * 3 销毁这个类 * 4 取消地址映射 */ unregister_chrdev(major, "plat_led_drv"); // 卸载/* 2.6.31 上只有device_create 其他版本内核可能有class_device_create */ device_unregister(plat_leddrvcls_device); class_destroy(plat_leddrv_cls); iounmap(gpfcon);}/* 3.2.1定义struct platform_driver类型的led驱动 */staticstructplatform_driverplat_led_drv = { .driver = { .name = "plat_led_dev", }, .probe = plat_led_drv_probe, .remove = plat_led_drv_remove,};/* *//* 3.2在入口函数中注册platform_driver类型的led驱动结构体 */staticintplat_led_drv_init(void){ platform_driver_register(&plat_led_drv);return0;}/* 3.3在出口函数中卸载platform_driver类型的led驱动结构体 */staticvoidplat_led_drv_exit(void){ platform_driver_unregister(&plat_led_drv);}/* 3.1编写代码框架：头文件，入口函数，出口函数，声明LICENSE为GPL */module_init(plat_led_drv_init);module_exit(plat_led_drv_exit);MODULE_LICENSE("GPL");测试代码Platform_test.c#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<stdio.h>intmain(int argc,char *argv[]){int fd;int val = 1; fd = open("/dev/plat_led", O_RDWR);if (fd < 0) {printf("can't open!\n"); }if (argc != 2) {printf("Usage :\n");printf("%s <on|off>\n", argv[0]);return0; }if (strcmp(argv[1], "on") == 0) { val = 1; //点灯 }else { val = 0; //灭灯 } write(fd, &val, 4);return0;}MakefileKERN_DIR = /home/linux/tools/linux-2.6.31_TX2440Aall: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modulesclean: make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean rm -rf modules.orderobj-m += platform_drv.oobj-m += platform_dev.o目录结构xxx@xxx:~/nfs/440/201903-train/09platformbus$ tree.├── Makefile├── platform├── platform_dev.c├── platform_dev_skeleton.c├── platform_drv.c├── platform_drv_skeleton.c└── platform_test.c测试步骤0 在linux下的makefile +180行处配置好arch为arm，cross_compile为arm-linux-（arm-angstrom-linux-gnueabi-） 1 在menuconfig中配置好内核源码的目标系统为s3c2440 2 在pc上将驱动程序编译生成.ko，命令：make 3 在pc上将测试程序编译生成elf可执行文件，命令：arm-linux-gcc -o -o platformplatform_test.c 4 挂载nfs，这样就可以在开发板上看到pc端的.ko文件和测试文件 mount -t nfs -o nolock,vers=2192.168.0.105:/home/linux/nfs_root /mnt/nfs 执行结果[root@TX2440A 09platformbus]# ./platform on 执行后，LED3被点亮 [root@TX2440A 09platformbus]# ./platformoff 执行后，LED3被熄灭 Platformbus的驱动和不带platform的驱动有异曲同工的效果。 结果总结在本篇文章中，笔者跟读者分享了platformbus驱动的编写思路和方法，其中贯穿始终的有几个函数和关键数据结构，它们分别是： platform_device_register platform_device_unregister platform_driver_register platform_driver_unregister platform_get_resource struct platform_device struct resource struct platform_driver 请读者尽力去了解这些函数的作用，入参，返回值。 实战目标1请读者根据《需求描述》章节，独立编写需求分析和需求分解。 2请读者根据需求分析和需求分解，独立编写编写思路和详细步骤。 3请读者根据编写思路，独立写出编写框架。 4请读者根据详细步骤，独立编写驱动代码和测试代码。 5请读者根据《Makefile》章节，独立编写Makefile。 6请读者根据《测试步骤》章节，独立进行测试。 7请读者抛开上述练习，自顶向下从零开始再编写一遍驱动代码，测试代码，makefile 8如果无法独立写出7，请重复练习1-6，直到能独立写出7。 参考资料《TX2440开发手册及代码》 《linux设备驱动开发详解》 致谢感谢在嵌入式领域深耕多年的前辈，感谢笔者的家人，感谢读者。没有前辈们的开拓，我辈也不能站在巨人的肩膀上看世界；没有家人的鼎力支持，我们也不能集中精力完成自己的工作；没有读者的关注，我们也没有充足的动力来编写和完善文章。希望读者学到的不仅仅是如何编写代码，更进一步能够学到一种思路和一种方法。 笔者后续有计划按照本模板编写linux下的常见驱动，敬请读者关注。 联系方式微信订阅号：自顶向下学嵌入式 公众号微信：EmbeddedAIOT CSDN博客：chichi123137 CSDN博客网址：https://blog.csdn.net/chichi123137?utm_source=blog_pc_recommand QQ邮箱：834759803@qq.com QQ群：766756075  ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 我们尊重原创，也注重分享，文章来源于微信公众号：自顶向下学嵌入式，建议关注公众号查看原文。如若侵权请联系qter@qter.org。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
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