【Linux驱动开发】timer库下的jiffies时间戳和延时驱动编写
gitee地址：
https://gitee.com/Mike_Zhou_Admin/Linux_Driver_Timestamp_Driver/
更新以gitee为准
文章目录
- timer库
- 时间戳函数
- 延时函数
- 驱动代码
- 应用测试
- 附录：嵌入式Linux驱动开发基本步骤
- 开发环境
- 驱动文件
- 编译驱动
- 安装驱动
- 自动创建设备节点文件
- 驱动开发
- 驱动设备号
- 地址映射，虚拟内存和硬件内存地址
- 字符驱动
- 旧字符驱动
- 新字符驱动
- 应用程序开发
timer库
驱动中调用定时器、时间戳、延时函数的库为：
#include <linux/timer.h>
本文中的驱动就是调用jiffies变量及其相关函数实现的延时及时间戳获取
jiffies变量为Linux内核时钟计数
内核定时器相关文章：
【Linux驱动开发】内核定时器的配置和使用
Linux 内核使用全局变量 jiffies 来记录系统从启动以来的系统节拍数，系统启动的时候会
将 jiffies 初始化为 0，jiffies 定义在文件 include/linux/jiffies.h 中，定义如下：
同时 可以通过以下函数来进行超时判断
jiffies是节拍数 所以jiffies/频率（HZ）就是秒 反之 秒数*频率就是节拍数
为了方便开发，Linux 内核提供了几个 jiffies 和 ms、us、ns 之间的转换函数：
所以说 jiffies 可以作为一个时间戳进行判断 不用当心绕回（溢出） 因为时间很久
时间戳函数
对于时间戳 一般以毫秒为单位就已经足够
函数jiffies_to_msecs返回值为int类型，其刚好可以适配read函数的ssize_t类型
并且转换成毫秒后的绕回时间有足足有49天 完全够用
那么就可以直接用read函数来进行毫秒级时间戳的获取
static ssize_t Timestamp_Driver_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return jiffies_to_msecs(jiffies);
}不过 在应用层调用时 推荐使用unsigned int类型进行转换 并且在判断前判断是否有最大值溢出的风险
延时函数
同样 可以用ioctl函数来进行延时控制
通过cmd传入延时单位量 s ms us ns
通过arg传入延时时间
驱动层通过mdelay、udelay、ndelay来进行延时
static long Timestamp_Driver_unlocked_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{switch (cmd){case 0:{while(arg--){mdelay(1000);}break;}case 1:{mdelay(arg);break;}case 2:{udelay(arg);break;}case 3:{ndelay(arg);break;}default:{return 0;}}return cmd;
}
驱动代码
驱动层只用到了ioctl和read函数
编写如下：
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/timer.h>#define Timestamp_Driver_NUM 0
#define Timestamp_Driver_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define Timestamp_Driver_NAME "Timestamp_Driver" /* 名字 */typedef struct
{dev_t devid; /* 设备号 */struct cdev cdev; /* cdev */struct class *class; /* 类 */struct device *device; /* 设备 */int major; /* 主设备号 */int minor; /* 次设备号 */unsigned long long int Current_Offset;
}Timestamp_Driver_dev;Timestamp_Driver_dev Timestamp_Driver;static int Init_Timestamp_Driver(unsigned char EnableNotDisable)
{if(EnableNotDisable){printk("Driver Init\n"); }else{printk("Driver UnInit\n");}return 0;
}static loff_t Timestamp_Driver_llseek(struct file *filp, loff_t offt, int cnt)
{((Timestamp_Driver_dev*)(filp->private_data))->Current_Offset = offt;return 0;
}static int Timestamp_Driver_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{Timestamp_Driver.Current_Offset=0;filp->private_data = &Timestamp_Driver; /* 设置私有数据 */printk("Driver Open\n");return 0;
}static ssize_t Timestamp_Driver_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return jiffies_to_msecs(jiffies);
}static ssize_t Timestamp_Driver_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}static long Timestamp_Driver_unlocked_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{switch (cmd){case 0:{while(arg--){mdelay(1000);}break;}case 1:{mdelay(arg);break;}case 2:{udelay(arg);break;}case 3:{ndelay(arg);break;}default:{return 0;}}return cmd;
}/** @description : 关闭/释放设备* @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)* @return : 0 成功;其他 失败*/
static int Timestamp_Driver_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{printk("Driver Close\n");return 0;
}/* 设备操作函数 */
static struct file_operations Timestamp_Driver_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = Timestamp_Driver_open,.read = Timestamp_Driver_read,.write = Timestamp_Driver_write,.release = Timestamp_Driver_release,.llseek = Timestamp_Driver_llseek,.unlocked_ioctl = Timestamp_Driver_unlocked_ioctl,
};static int __init Timestamp_Driver_init(void)
{int ret;if (Timestamp_Driver_NUM) { /* 定义了设备号 */Timestamp_Driver.major = Timestamp_Driver_NUM;Timestamp_Driver.devid = MKDEV(Timestamp_Driver.major, 0);ret = register_chrdev_region(Timestamp_Driver.devid, Timestamp_Driver_CNT, Timestamp_Driver_NAME);if(ret < 0) {pr_err("cannot register %s char driver [ret=%d]\n",Timestamp_Driver_NAME, Timestamp_Driver_CNT);return -EIO;}} else { /* 没有定义设备号 */ret = alloc_chrdev_region(&Timestamp_Driver.devid, 0, Timestamp_Driver_CNT, Timestamp_Driver_NAME); /* 申请设备号 */if(ret < 0) {pr_err("%s Couldn't alloc_chrdev_region, ret=%d\r\n", Timestamp_Driver_NAME, ret);return -EIO;}Timestamp_Driver.major = MAJOR(Timestamp_Driver.devid); /* 获取分配号的主设备号 */Timestamp_Driver.minor = MINOR(Timestamp_Driver.devid); /* 获取分配号的次设备号 */}Init_Timestamp_Driver(1);printk("Driver major=%d,minor=%d\r\n",Timestamp_Driver.major, Timestamp_Driver.minor);Timestamp_Driver.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&Timestamp_Driver.cdev, &Timestamp_Driver_fops);ret = cdev_add(&Timestamp_Driver.cdev, Timestamp_Driver.devid, Timestamp_Driver_CNT);if(ret < 0){Init_Timestamp_Driver(0);unregister_chrdev_region(Timestamp_Driver.devid, Timestamp_Driver_CNT);return -EIO;}Timestamp_Driver.class = class_create(THIS_MODULE, Timestamp_Driver_NAME);if (IS_ERR(Timestamp_Driver.class)) {Init_Timestamp_Driver(0);cdev_del(&Timestamp_Driver.cdev);unregister_chrdev_region(Timestamp_Driver.devid, Timestamp_Driver_CNT);return -EIO;}Timestamp_Driver.device = device_create(Timestamp_Driver.class, NULL, Timestamp_Driver.devid, NULL, Timestamp_Driver_NAME);if (IS_ERR(Timestamp_Driver.device)) {Init_Timestamp_Driver(0);class_destroy(Timestamp_Driver.class);cdev_del(&Timestamp_Driver.cdev);unregister_chrdev_region(Timestamp_Driver.devid, Timestamp_Driver_CNT);return -EIO;}return 0;
}static void __exit Timestamp_Driver_exit(void)
{Init_Timestamp_Driver(0);cdev_del(&Timestamp_Driver.cdev);/* 删除cdev */unregister_chrdev_region(Timestamp_Driver.devid, Timestamp_Driver_CNT); /* 注销设备号 */device_destroy(Timestamp_Driver.class, Timestamp_Driver.devid);class_destroy(Timestamp_Driver.class);
}module_init(Timestamp_Driver_init);
module_exit(Timestamp_Driver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("MIKE_ZHOU");
MODULE_INFO(intree, "Y");应用测试
应用层可以编写：
#include "stdio.h"
#include "unistd.h"
#include "sys/types.h"
#include "sys/stat.h"
#include "fcntl.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include <sys/ioctl.h>int main(int argc, char *argv[])
{int fd, ret;fd = open("/dev/Timestamp_Driver", O_RDWR);if (fd < 0) {printf("Can't open file \r\n");return -1;}printf("0.5s test \n");ioctl(fd, 1, 500); printf("timestamp: %d\n",read(fd, NULL, 0)); printf("0.5s test \n");ioctl(fd, 1, 500); printf("timestamp: %d\n",read(fd, NULL, 0)); printf("2s test \n");ioctl(fd, 0, 2); printf("timestamp: %d\n",read(fd, NULL, 0)); printf("2s test \n");ioctl(fd, 0, 2);printf("timestamp: %d\n",read(fd, NULL, 0)); printf("test done\n");close(fd);
}
测试如下
可以看到 0.5s测试中 时间戳就是涨了500ms
而2s测试中 就是涨了2000ms
附录：嵌入式Linux驱动开发基本步骤
开发环境
首先需要交叉编译器和Linux环境
这里如果是ARM内核 则需要采用ARM的交叉编译器编译器：
arm-none-linux-gnueabihf-gcc
同时需要目标ARM板子的Linux系统内核环境
并编译内核：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- stm32mp1_atk_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- uImage vmlinux dtbs LOADADDR=0xC2000040 -j4
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- stm32mp1_atk_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- modules -j4
如果是第一次编译 则可能有所不同 需要根据实际手册来
以下是我编译好 打包好的虚拟机
通过百度网盘分享的文件：适用于STM32MP135开发板的开发环境虚拟机
链接：https://pan.baidu.com/s/1Sf_wk2gEPj0JlQ7X_rpQcg
提取码：d9sj
驱动文件
对于已完成的驱动开发 需要进行编译后进行安装
所有驱动文件在开发上都需要进行驱动入口和出口开发
譬如需要编写驱动入口和退出函数
static int __init xxx_init(void)
static void __exit xxx_exit(void)
然后再模块注册 需要调用到以下函数：
module_init(xxx_init); //注册模块加载函数
module_exit(xxx_exit); //注册模块卸载函数
最后在结尾添加作者和许可信息
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
MODULE_INFO(intree, "Y");
为了欺骗内核，给本驱动添加 intree 标记，如果不加就会有“loading out-of-tree module taints kernel.”这个警告。
然后才能编译驱动
编译驱动
编译前要配置环境变量：
source /etc/profile
需要先在此文件中 指定环境所在目录
Makefile
KERNELDIR := /home/alientek/linux/atk-mp135/linux/my_linux/linux-5.15.24
CURRENT_PATH := $(shell pwd)obj-m := test.obuild: kernel_moduleskernel_modules:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modulesclean:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) cleanmake ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf-
安装驱动
将编译好的驱动推荐放置到ARM板子的/lib/modules/<kernel-version>目录下
加载驱动：
insmod test.ko 或 modprobe test
建议用modprobe 原因是可以解决依赖关系
查看已安装的模块：
使用lsmod或cat /proc/devices查看 其中 还能看到已安装的驱动设备号（新安装的不能重复）
创建设备节点文件：（如果自动创建就不需要）
mknod /dev/test c 200 0
查看节点文件：
ls /dev/test -l
最后如果不需要了 则卸载
卸载模块：
rmmod test 或 modprobe -r test
自动创建设备节点文件
使用udev 或 mdev即可实现自动创建
如果要使用 则在驱动开发中写入到驱动入口函数中
（一般在 cdev_add 函数后面添加自动创建设备节点相关代码 一些具体的变量和说明见后文新字符驱动开发）
完成开发后 安装驱动时就自动帮你创建好驱动设备节点文件
否则就需要手动去添加
首先要创建一个 class 类，class 是个结构体，定义在文件include/linux/device/class.h 里面。class_create 是类创建函数，class_create 是个宏定义
struct class *class_create (struct module *owner, const char *name)
class_create 一共有两个参数，参数 owner 一般为 THIS_MODULE，参数 name 是类名字
卸载驱动程序的时候需要删除掉类，类删除函数为 class_destroy，函数原型如下：
void class_destroy(struct class *cls);
然后使用 device_create 函数在类下面创建设备
device_create(struct class *cls,struct device *parent,dev_t devt,void *drvdata,const char *fmt, ...);
参数 cls 就是设备要创建哪个类下面；参数 parent 是父设备，一般为 NULL，也就是没有父设备；参数 devt 是设备号；参数 drvdata 是设备可能会使用的一些数据，一般为 NULL；参数 fmt 是设备名字，如果设置 fmt=xxx 的话，就会生成/dev/xxx 这个设备文件。
卸载则调用：
void device_destroy(struct class *cls, dev_t devt);
如在已知设备号的情况下进行注册：
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
dev_t devid; /* 设备号 */ /* 驱动入口函数 */static int __init xxx_init(void)
{/* 创建类 */
class = class_create(THIS_MODULE, "xxx");
/* 创建设备 */
device = device_create(class, NULL, devid, NULL, "xxx");
return 0;
}/* 驱动出口函数 */static void __exit led_exit(void)
{/* 删除设备 */device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);/* 删除类 */
class_destroy(newchrled.class);}module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
以上这些设备号、类、驱动等变量太多 可以用一个结构体来表示
/* 设备结构体 */
struct test_dev{
dev_t devid; /* 设备号 */
struct cdev cdev; /* cdev */
struct class *class; /* 类 */
struct device *device; /* 设备 */
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
};
通过将此结构体写入到驱动文件的私有变量中 即可使开发变得安全、规范
如：
struct test_dev testdev;/* open 函数 */
static int test_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = &testdev; /* 设置私有数据 */
return 0;
}
驱动开发
通过开发字符驱动等设备 编译成驱动*.ko文件 然后安装后即可调用
驱动设备号
驱动主要有主设备号 次设备号和驱动名
可以自定义 也可以自动申请
自定义的话 主设备号不能用冲突
查看已安装的模块：
使用lsmod或cat /proc/devices查看 其中 还能看到已安装的驱动设备号（新安装的不能重复）
如果不采用分配的方式进行 直接自定义的话 就不需要看这一节下面的内容了
但如果要分配设备号的话 这里引入dev_t类型的设备号变量：
动态分配则用以下函数申请：
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)
函数 alloc_chrdev_region 用于申请设备号，此函数有 4 个参数：
dev：保存申请到的设备号。
baseminor：次设备号起始地址，alloc_chrdev_region 可以申请一段连续的多个设备号，这
些设备号的主设备号一样，但是次设备号不同，次设备号以 baseminor 为起始地址地址开始递
增。一般 baseminor 为 0，也就是说次设备号从 0 开始。
count：要申请的设备号数量。
name：设备名字。
注销字符设备之后要释放掉设备号，设备号释放函数如下：
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)
或者采用以下两个函数都能来进行申请 第二个函数首先得是确定了主设备号的
//无设备号
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name)
//给定了设备号
int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name)
如：
int major; /* 主设备号 */
int minor; /* 次设备号 */
dev_t devid; /* 设备号 */if (major) { /* 定义了主设备号 */devid = MKDEV(major, 0); /* 大部分驱动次设备号都选择 0*/
register_chrdev_region(devid, 1, "test");
} else { /* 没有定义设备号 */
alloc_chrdev_region(&devid, 0, 1, "test"); /* 申请设备号 */major = MAJOR(devid); /* 获取分配号的主设备号 */minor = MINOR(devid); /* 获取分配号的次设备号 */}
如果 major 有效的话就使用 MKDEV 来构建设备号，次设备号选择 0。
如果 major 无效，那就表示没有给定设备号。此时就要使用 alloc_chrdev_region
函数来申请设备号。设备号申请成功以后使用 MAJOR 和 MINOR 来提取出主设备号和次设备
号
注销字符设备之后要释放掉设备号 则是调用：
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count)
直接传入设备号数量即可
地址映射，虚拟内存和硬件内存地址
Linux设备如果最后要操作寄存器进行开发的话 不可避免的会使用内核寄存器
Linux设备如今大多已支持直接从硬件地址读写 但不建议直接采用
对于安装了MMU的设备 可以通过MMU映射到虚拟内存地址 然后对虚拟内存读写后内核则进行物理地址操作
ioremap 函数用于获取指定物理地址空间对应的虚拟地址空间
void __iomem *ioremap(resource_size_t res_cookie, size_t size);
卸载则用：
void iounmap (volatile void __iomem *addr)
Linux设备最好是通过虚拟内存来访问 并且用以下的几组函数来操作内存
使用 ioremap 函数将寄存器的物理地址映射到虚拟地址以后，我们就可以直接通过指针访问这些地址，但是 Linux 内核不建议这么做，而是推荐使用一组操作函数来对映射后的内存进行读写操作。
读：
u8 readb(const volatile void __iomem *addr)u16 readw(const volatile void __iomem *addr)u32 readl(const volatile void __iomem *addr)
写：
void writeb(u8 value, volatile void __iomem *addr)void writew(u16 value, volatile void __iomem *addr)void writel(u32 value, volatile void __iomem *addr)
字符驱动
其中 所有的外设、驱动等 都可以用字符驱动来开发 但不一定方便
因为字符驱动只能进行简单的打开 销毁 读写等
虽然本质上驱动的开发也是寄存器的读写 但用字符设备还是限制性很大
字符驱动可以实现open close write read等操作
另外字符驱动的文件结构体file中
有一个private_data变量 也就是私有变量 可以在初始化时将一些外部参数初始化成该变量存入
设置好好以后 就可以在在 write、read、close 等函数中直接读取 private_data即可得到设备结构体
旧字符驱动
字符驱动就是file文件驱动 在应用层用open read write close等函数来操作
字符驱动注册和注销需要：
static inline int register_chrdev(unsigned int major,
const char *name,
const struct file_operations *fops)
static inline void unregister_chrdev(unsigned int major,
const char *name)
需要编写驱动入口和退出函数
static int __init xxx_init(void)
static void __exit xxx_exit(void)
然后再模块注册 需要调用到以下函数：
module_init(xxx_init); //注册模块加载函数
module_exit(xxx_exit); //注册模块卸载函数
在驱动入口和退出函数中调用register_chrdev和unregister_chrdev函数进行字符驱动的注册与注销
其中 注册时需要传参设备号、名称和file_operations结构体
结构体中需要指定函数名称 该结构体下全是回调函数（函数指针）但也不是全部都要写 不过必须得几项必须要填
如：
static struct file_operations test_fops = {.owner = THIS_MODULE,
.open = chrtest_open,
.read = chrtest_read,.write = chrtest_write,
.release = chrtest_release,
};
另外 在write和read函数中 用户不得直接访问内存空间 所以要借助copy_from_user和copy_to_user来进行操作
最后在结尾添加作者和许可信息
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zuozhongkai");
MODULE_INFO(intree, "Y");
为了欺骗内核，给本驱动添加 intree 标记，如果不加就会有“loading out-of-tree module taints kernel.”这个警告。
完整的代码如：
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名 : chrdevbase.c
作者 : 正点原子
版本 : V1.0
描述 : chrdevbase驱动文件。
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2020/12/26 正点原子创建
***************************************************************/#define CHRDEVBASE_MAJOR 200 /* 主设备号 */
#define CHRDEVBASE_NAME "chrdevbase" /* 设备名 */static char readbuf[100]; /* 读缓冲区 */
static char writebuf[100]; /* 写缓冲区 */
static char kerneldata[] = {"kernel data!"};/** @description : 打开设备* @param - inode : 传递给驱动的inode* @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量* 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。* @return : 0 成功;其他 失败*/
static int chrdevbase_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{//printk("chrdevbase open!\r\n");return 0;
}/** @description : 从设备读取数据 * @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符)* @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区* @param - cnt : 要读取的数据长度* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移* @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败*/
static ssize_t chrdevbase_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int retvalue = 0;/* 向用户空间发送数据 */memcpy(readbuf, kerneldata, sizeof(kerneldata));retvalue = copy_to_user(buf, readbuf, cnt);if(retvalue == 0){printk("kernel senddata ok!\r\n");}else{printk("kernel senddata failed!\r\n");}//printk("chrdevbase read!\r\n");return 0;
}/** @description : 向设备写数据 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符* @param - buf : 要写给设备写入的数据* @param - cnt : 要写入的数据长度* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移* @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败*/
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int retvalue = 0;/* 接收用户空间传递给内核的数据并且打印出来 */retvalue = copy_from_user(writebuf, buf, cnt);if(retvalue == 0){printk("kernel recevdata:%s\r\n", writebuf);}else{printk("kernel recevdata failed!\r\n");}//printk("chrdevbase write!\r\n");return 0;
}/** @description : 关闭/释放设备* @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)* @return : 0 成功;其他 失败*/
static int chrdevbase_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{//printk("chrdevbase release！\r\n");return 0;
}/** 设备操作函数结构体*/
static struct file_operations chrdevbase_fops = {.owner = THIS_MODULE, .open = chrdevbase_open,.read = chrdevbase_read,.write = chrdevbase_write,.release = chrdevbase_release,
};/** @description : 驱动入口函数 * @param : 无* @return : 0 成功;其他 失败*/
static int __init chrdevbase_init(void)
{int retvalue = 0;/* 注册字符设备驱动 */retvalue = register_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME, &chrdevbase_fops);if(retvalue < 0){printk("chrdevbase driver register failed\r\n");}printk("chrdevbase init!\r\n");return 0;
}/** @description : 驱动出口函数* @param : 无* @return : 无*/
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{/* 注销字符设备驱动 */unregister_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME);printk("chrdevbase exit!\r\n");
}/* * 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 */
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);/* * LICENSE和作者信息*/
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ALIENTEK");
MODULE_INFO(intree, "Y");
然后就可以开始编译
新字符驱动
新字符驱动可以自动生成设备树文件等 比较方便 开发的方式大同小异
在 Linux 中使用 cdev 结构体表示一个字符设备，cdev 结构体在 include/linux/cdev.h 文件中
的定义如下：
示例代码 9.1.2.1 cdev 结构体
struct cdev {
struct kobject kobj;
struct module *owner;
const struct file_operations *ops;
struct list_head list;
dev_t dev;
unsigned int count;
} __randomize_layout;
可以看到 里面包含了file_operations 结构体 以及dev_t 变量等等
定义了cdev变量后 需要进行初始化
void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
这里就需要传参file_operations变量了
这两个结构体的.owner都要为THIS_MODULE
如：
struct cdev testcdev;/* 设备操作函数 */
static struct file_operations test_fops = {.owner = THIS_MODULE,/* 其他具体的初始项 */};testcdev.owner = THIS_MODULE;
cdev_init(&testcdev, &test_fops);
cdev_add(&testcdev, devid, 1);
初始化后 使用以下函数往cdev中添加dev设备号变量
这里要注意 虽然cdev中有dev变量 但不能直接赋值 需要使用cdev_add函数来添加
事实上 无论是写入dev还是读取dev 都不可直接在cdev中进行操作
（如果是C++ 就可以规定私有属性了 但C语言这里不行）
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
卸载时则需要删除cdev
void cdev_del(struct cdev *p)
同时也要用unregister_chrdev_region函数去注销外部的dev变量
加上自动创建设备树等功能 则完整代码为：
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2029. All rights reserved.
文件名 : newchrled.c
作者 : 正点原子
版本 : V1.0
描述 : LED驱动文件。
其他 : 无
论坛 : www.openedv.com
日志 : 初版V1.0 2020/11/24 正点原子团队创建
***************************************************************/
#define NEWCHRLED_CNT 1 /* 设备号个数 */
#define NEWCHRLED_NAME "newchrled" /* 名字 */
#define LEDOFF 0 /* 关灯 */
#define LEDON 1 /* 开灯 *//* 寄存器物理地址 */
#define PERIPH_BASE (0x40000000)
#define MPU_AHB4_PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x10000000)
#define RCC_BASE (MPU_AHB4_PERIPH_BASE + 0x0000)
#define RCC_MP_AHB4ENSETR (RCC_BASE + 0XA28)
#define GPIOI_BASE (MPU_AHB4_PERIPH_BASE + 0xA000)
#define GPIOI_MODER (GPIOI_BASE + 0x0000)
#define GPIOI_OTYPER (GPIOI_BASE + 0x0004)
#define GPIOI_OSPEEDR (GPIOI_BASE + 0x0008)
#define GPIOI_PUPDR (GPIOI_BASE + 0x000C)
#define GPIOI_BSRR (GPIOI_BASE + 0x0018)/* 映射后的寄存器虚拟地址指针 */
static void __iomem *MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI;
static void __iomem *GPIOI_MODER_PI;
static void __iomem *GPIOI_OTYPER_PI;
static void __iomem *GPIOI_OSPEEDR_PI;
static void __iomem *GPIOI_PUPDR_PI;
static void __iomem *GPIOI_BSRR_PI;/* newchrled设备结构体 */
struct newchrled_dev{dev_t devid; /* 设备号 */struct cdev cdev; /* cdev */struct class *class; /* 类 */struct device *device; /* 设备 */int major; /* 主设备号 */int minor; /* 次设备号 */
};struct newchrled_dev newchrled; /* led设备 *//** @description : LED打开/关闭* @param - sta : LEDON(0) 打开LED，LEDOFF(1) 关闭LED* @return : 无*/
void led_switch(u8 sta)
{u32 val = 0;if(sta == LEDON) {val = readl(GPIOI_BSRR_PI);val |= (1 << 19); writel(val, GPIOI_BSRR_PI);}else if(sta == LEDOFF) {val = readl(GPIOI_BSRR_PI);val|= (1 << 3); writel(val, GPIOI_BSRR_PI);}
}/** @description : 取消映射* @return : 无*/
void led_unmap(void)
{/* 取消映射 */iounmap(MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);iounmap(GPIOI_MODER_PI);iounmap(GPIOI_OTYPER_PI);iounmap(GPIOI_OSPEEDR_PI);iounmap(GPIOI_PUPDR_PI);iounmap(GPIOI_BSRR_PI);
}/** @description : 打开设备* @param - inode : 传递给驱动的inode* @param - filp : 设备文件，file结构体有个叫做private_data的成员变量* 一般在open的时候将private_data指向设备结构体。* @return : 0 成功;其他 失败*/
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{filp->private_data = &newchrled; /* 设置私有数据 */return 0;
}/** @description : 从设备读取数据 * @param - filp : 要打开的设备文件(文件描述符)* @param - buf : 返回给用户空间的数据缓冲区* @param - cnt : 要读取的数据长度* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移* @return : 读取的字节数，如果为负值，表示读取失败*/
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{return 0;
}/** @description : 向设备写数据 * @param - filp : 设备文件，表示打开的文件描述符* @param - buf : 要写给设备写入的数据* @param - cnt : 要写入的数据长度* @param - offt : 相对于文件首地址的偏移* @return : 写入的字节数，如果为负值，表示写入失败*/
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{int retvalue;unsigned char databuf[1];unsigned char ledstat;retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);if(retvalue < 0) {printk("kernel write failed!\r\n");return -EFAULT;}ledstat = databuf[0]; /* 获取状态值 */if(ledstat == LEDON) { led_switch(LEDON); /* 打开LED灯 */} else if(ledstat == LEDOFF) {led_switch(LEDOFF); /* 关闭LED灯 */}return 0;
}/** @description : 关闭/释放设备* @param - filp : 要关闭的设备文件(文件描述符)* @return : 0 成功;其他 失败*/
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}/* 设备操作函数 */
static struct file_operations newchrled_fops = {.owner = THIS_MODULE,.open = led_open,.read = led_read,.write = led_write,.release = led_release,
};/** @description : 驱动出口函数* @param : 无* @return : 无*/
static int __init led_init(void)
{u32 val = 0;int ret;/* 初始化LED *//* 1、寄存器地址映射 */MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI = ioremap(RCC_MP_AHB4ENSETR, 4);GPIOI_MODER_PI = ioremap(GPIOI_MODER, 4);GPIOI_OTYPER_PI = ioremap(GPIOI_OTYPER, 4);GPIOI_OSPEEDR_PI = ioremap(GPIOI_OSPEEDR, 4);GPIOI_PUPDR_PI = ioremap(GPIOI_PUPDR, 4);GPIOI_BSRR_PI = ioremap(GPIOI_BSRR, 4);/* 2、使能PI时钟 */val = readl(MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);val &= ~(0X1 << 8); /* 清除以前的设置 */val |= (0X1 << 8); /* 设置新值 */writel(val, MPU_AHB4_PERIPH_RCC_PI);/* 3、设置PI3通用的输出模式。*/val = readl(GPIOI_MODER_PI);val &= ~(0X3 << 3); /* bit0:1清零 */val |= (0X1 << 3); /* bit0:1设置01 */writel(val, GPIOI_MODER_PI);/* 3、设置PI3为推挽模式。*/val = readl(GPIOI_OTYPER_PI);val &= ~(0X1 << 3); /* bit0清零，设置为上拉*/writel(val, GPIOI_OTYPER_PI);/* 4、设置PI3为高速。*/val = readl(GPIOI_OSPEEDR_PI);val &= ~(0X3 << 3); /* bit0:1 清零 */val |= (0x2 << 3); /* bit0:1 设置为10*/writel(val, GPIOI_OSPEEDR_PI);/* 5、设置PI3为上拉。*/val = readl(GPIOI_PUPDR_PI);val &= ~(0X3 << 3); /* bit0:1 清零*/val |= (0x1 << 3); /*bit0:1 设置为01*/writel(val,GPIOI_PUPDR_PI);/* 6、默认关闭LED */val = readl(GPIOI_BSRR_PI);val |= (0x1 << 3);writel(val, GPIOI_BSRR_PI);/* 注册字符设备驱动 *//* 1、创建设备号 */if (newchrled.major) { /* 定义了设备号 */newchrled.devid = MKDEV(newchrled.major, 0);ret = register_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME);if(ret < 0) {pr_err("cannot register %s char driver [ret=%d]\n",NEWCHRLED_NAME, NEWCHRLED_CNT);goto fail_map;}} else { /* 没有定义设备号 */ret = alloc_chrdev_region(&newchrled.devid, 0, NEWCHRLED_CNT, NEWCHRLED_NAME); /* 申请设备号 */if(ret < 0) {pr_err("%s Couldn't alloc_chrdev_region, ret=%d\r\n", NEWCHRLED_NAME, ret);goto fail_map;}newchrled.major = MAJOR(newchrled.devid); /* 获取分配号的主设备号 */newchrled.minor = MINOR(newchrled.devid); /* 获取分配号的次设备号 */}printk("newcheled major=%d,minor=%d\r\n",newchrled.major, newchrled.minor); /* 2、初始化cdev */newchrled.cdev.owner = THIS_MODULE;cdev_init(&newchrled.cdev, &newchrled_fops);/* 3、添加一个cdev */ret = cdev_add(&newchrled.cdev, newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);if(ret < 0)goto del_unregister;/* 4、创建类 */newchrled.class = class_create(THIS_MODULE, NEWCHRLED_NAME);if (IS_ERR(newchrled.class)) {goto del_cdev;}/* 5、创建设备 */newchrled.device = device_create(newchrled.class, NULL, newchrled.devid, NULL, NEWCHRLED_NAME);if (IS_ERR(newchrled.device)) {goto destroy_class;}return 0;destroy_class:class_destroy(newchrled.class);
del_cdev:cdev_del(&newchrled.cdev);
del_unregister:unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT);
fail_map:led_unmap();return -EIO;}/** @description : 驱动出口函数* @param : 无* @return : 无*/
static void __exit led_exit(void)
{/* 取消映射 */led_unmap();/* 注销字符设备驱动 */cdev_del(&newchrled.cdev);/* 删除cdev */unregister_chrdev_region(newchrled.devid, NEWCHRLED_CNT); /* 注销设备号 */device_destroy(newchrled.class, newchrled.devid);class_destroy(newchrled.class);
}module_init(led_init);
module_exit(led_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ALIENTEK");
MODULE_INFO(intree, "Y");
然后就可以去编译了
应用程序开发
所谓应用程序 就是调用驱动就行各种任务 这里是Linux C应用开发
当然 如果你用Python啥的去调用驱动也可以
应用程序可以对/dev/下的驱动进行读写等操作 前提是已经安装了驱动
开发后 使用一条简单的命令即可编译
测试的应用程序采用open等函数进行驱动操作 写好后执行编译
arm-none-linux-gnueabihf-gcc test_app.c -o test_app
最后进行测试即可
