led驱动程序进阶-基于面向对象思想的led驱动模板

在上一篇文章中编写led驱动程序采用的是最传统的编写方式，这里回顾一下流程就是：给file_operations结构体添加具体的open、read、write、release函数，并实现这些函数的定义，然后定义入口函数并在里面使用这个结构体变量注册驱动、寄存器地址映射、创建设备，然后定义出口函数并进行撤销驱动、取消地址映射、销毁设备。
分析上述过程，我们在init、exit、open、write函数中直接对寄存器进行操作，并没有体现封装的思想，并且代码看上去思路还不够清晰，如果led的GPIO引脚改变位置，还需要去修改其中的引脚，并不适合于所有板子的LED。所以我们能否在驱动程序里写出一个适用于所有GPIO引脚的LED驱动程序框架，对于接在不同的GPIO引脚的LED，只需要修改少量的代码即可？
这是可行的，思路就是我们把有关寄存器操作的部分进行封装成为函数，这些具体的函数根据不同的板子来实现，那么在led驱动程序里只需要包含具体板子的头文件定义，并提供对应头文件中函数实现的.c文件即可，从而实现适配不同的板子。

梳理一下思路：（1）使用的GPIO引脚不同，那么对应的寄存器地址不一样，因此可以将寄存器映射部分封装；
（2）控制LED需要配置GPIO，配置GPIO部分也可以进行封装；
（3）需要设置GPIO输出的高低电平，因此控制这部分也可以进行封装
因此总结一下，可以把（1）和（2）合并作为具体led驱动的初始化函数，（3）单独作为led的控制函数，因此可以定义如下结构体：

点击查看代码

struct led_operations {
	int (*init) (int which); /* 初始化LED, which-哪个LED */       
	int (*ctl) (int which, char status); /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */
};

同时我们应该提供一个接口，以获取这个结构体，因此最终可以得到如下头文件

点击查看代码

//led_opr.h

#ifndef _LED_OPR_H
#define _LED_OPR_H

struct led_operations {
	int (*init) (int which); /* 初始化LED, which-哪个LED */       
	int (*ctl) (int which, char status); /* 控制LED, which-哪个LED, status:1-亮,0-灭 */
};

struct led_operations *get_board_led_opr(void);


#endif

针对任何一个单板的led或者任何一个GPIO引脚控制的LED，在写驱动程序时，我们只需要写出对应的实现上述头文件led_orp.h中函数的具体.c文件，然后在驱动框架里调用这些函数即可
一般情况下，寄存器地址映射可以放在init函数也可以放在open函数中，但是考虑到多个GPIO控制的多个LED可能共用一个驱动程序，因此把寄存器地址映射放在open函数更加合理，并且只有open了才是真的要使用对应设备。对应的，close函数在就取消地址映射，也可以不取消。

针对具体单板，只需要包含头文件led_orp.h实现对应函数既可以，下面给出一个通用的模板board.c

点击查看代码

board.c

#include "led_orp.h"
#include "asm/memory.h"
#include "asm/uaccess.h"
#include "linux/err.h"
#include "linux/export.h"
#include "linux/kdev_t.h"
#include "linux/printk.h"
#include <linux/module.h>

#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/printk.h>
#include <linux/init.h>
#include <asm/io.h>

int led_init(int which)
{
    printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);

    return 0;
}

int led_ctl(int which, char status)
{
    printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);

    return 0;
}

static struct led_operations led_orp = {
    .init = led_init,
    .ctl = led_ctl,
};

struct led_operations* get_led_operations()
{
    return &led_orp;
}

基于上述led_orp.h和board.c可以写出led驱动模板

点击查看代码

led_driver.c

#include "asm/memory.h"
#include "asm/uaccess.h"
#include "linux/err.h"
#include "linux/export.h"
#include "linux/kdev_t.h"
#include "linux/printk.h"
#include <linux/module.h>

#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/printk.h>
#include <linux/init.h>
#include <asm/io.h>

#include "led_orp.h"

// (1)确定主设备号，也可以让内核分配
static int major = 0;
int led_nums = 2;
static struct class *led_class;
struct led_operations *led_orp;

#define MIN(a, b)   (a < b ? a : b)

// (3)实现对应的 drv_open/drv_read/drv_write 等函数，填入 file_operations 结构体
//为了不用声明，将函数定义放到前面，但是逻辑顺序应该是在后面
static ssize_t led_drv_write (struct file * file, const char __user * buf, size_t size, loff_t * offset)
{
    char val;
    printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
   /*
   读取从用户空间传入的数据，给DR寄存器写0/1控制GPIO1_IO03输出高/低电平以控制LED亮灭
   */
    copy_from_user(&val, buf, 1);
    struct inode *node;
    int which;
    node = file_inode(file);
    which = iminor(node);
    led_orp->ctl(which, val);
    
    return 1;   //返回1，表示写入1个数据

}


static int led_drv_open (struct inode * node, struct file * file)
{
    printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
    int which;
    which = iminor(node);
    led_orp->init(which);   //初始化led,包括地址映射、寄存器配置
    return 0;
}
static int led_drv_close (struct inode * node, struct file *file)
{
    printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
    /*
    关闭设备，撤销寄存器地址映射
    */

    return 0;
}

// (2)定义自己的 file_operations
static struct file_operations led_drv = {
    .owner  = THIS_MODULE,
    .open   = led_drv_open,
    .write  = led_drv_write,
    .release    = led_drv_close,
};



// (4)把 file_operations 结构体告诉内核：register_chrdev 注册驱动程序，因此先跳到步骤5


// (5)谁来注册驱动程序啊？得有一个入口函数：安装驱动程序时，就会去调用这个入口函数
static int __init led_init(void)
{
    int err;
    printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);

    major = register_chrdev(0, "led_driver", &led_drv); //注册驱动
   

    led_class = class_create(THIS_MODULE, "led_class"); //这个class对象与驱动绑定了吗？为什么需要用它来创建设备？
    err = PTR_ERR(led_class);
    if (IS_ERR(led_class))
    {
        unregister_chrdev(major, "led_driver");
        return -1;
    }

    //创建设备节点，有几个led就创建几个，使用次设备号作为编号
    int i;
    for(i = 0; i < led_nums; i++)
        device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, i), NULL, "led_%d", i);
    
    //获取具体板子的led操作函数结构体
    led_orp = get_led_operations();

    return 0;

}

// (6)有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，出口函数调用unregister_chrdev
static void __exit led_exit(void)
{
    printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
    int i;
    for(i = 0; i < led_nums; i++)
        device_destroy(led_class, MKDEV(major, i));
    class_destroy(led_class);


    unregister_chrdev(major, "led_driver");



    
}

// (7)其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点：class_create,device_create
module_init(led_init);    //凭什么说上面的Init函数就是入口函数？这里这个宏的作用就是告诉内核这是入口函数
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

下一篇文章再基于上述模板和imx6ull开发板实现led驱动

posted @ 2024-04-16 21:13 tstars 阅读(246) 评论(0) 收藏举报

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