I.MX6ULL ARM驱动开发---MISC驱动

引言

  misc 的意思是混合、杂项的,因此 MISC 驱动也叫做杂项驱动,也就是当我们板子上的某 些外设无法进行分类的时候就可以使用 MISC 驱动。MISC 驱动其实就是最简单的字符设备驱 动,通常嵌套在 platform 总线驱动中,实现复杂的驱动,我们就来学习一下 MISC 驱动的编写。

一、MISC 设备驱动

  所有的 MISC 设备驱动的主设备号都为 10,不同的设备使用不同的从设备号。随着 Linux字符设备驱动的不断增加,设备号变得越来越紧张,尤其是主设备号,MISC 设备驱动就用于解决此问题。MISC 设备会自动创建 cdev,不需要像我们以前那样手动创建,因此采用 MISC 设备驱动可以简化字符设备驱动的编写。我们需要向 Linux 注册一个 miscdevice 设备,miscdevice是一个结构体,定义在文件 include/linux/miscdevice.h 中,内容如下:

struct miscdevice {
	int minor; /* 子设备号 */
	const char *name; /* 设备名字 */ 
	const struct file_operations *fops; /* 设备操作集 */
	struct list_head list;
	struct device *parent;
	struct device *this_device;
	const struct attribute_group **groups;
	const char *nodename;
	umode_t mode;
};

  定义一个 MISC 设备(miscdevice 类型)以后我们需要设置 minor、name 和 fops 这三个成员变量。minor 表示子设备号,MISC 设备的主设备号为 10,这个是固定的,需要用户指定子设备号,Linux 系统已经预定义了一些 MISC 设备的子设备号,这些预定义的子设备号定义在include/linux/miscdevice.h 文件中,如下所示:

#define PSMOUSE_MINOR 1
#define MS_BUSMOUSE_MINOR 2 /* unused */
#define ATIXL_BUSMOUSE_MINOR 3 /* unused */
/*#define AMIGAMOUSE_MINOR 4 FIXME OBSOLETE */
#define ATARIMOUSE_MINOR 5 /* unused */
#define SUN_MOUSE_MINOR 6 /* unused */
......
#define MISC_DYNAMIC_MINOR 255

  我们在使用的时候可以从这些预定义的子设备号中挑选一个,当然也可以自己定义,只要这个子设备号没有被其他设备使用接口。

  name 就是此 MISC 设备名字,当此设备注册成功以后就会在/dev 目录下生成一个名为 name的设备文件。fops 就是字符设备的操作集合,MISC 设备驱动最终是需要使用用户提供的 fops操作集合。当设置好 miscdevice 以后就需要使用 misc_register 函数向系统中注册一个 MISC 设备,此函数原型如下:

int misc_register(struct miscdevice * misc)

函数参数和返回值含义如下:
  misc:要注册的 MISC 设备。
  返回值:负数,失败;0,成功。

以前我们需要自己调用一堆的函数去创建设备,比如在以前的字符设备驱动中我们会使用如下几个函数完成设备创建过程:

alloc_chrdev_region(); /* 申请设备号 */
cdev_init(); /* 初始化 cdev */
cdev_add(); /* 添加 cdev */
class_create(); /* 创建类 */
device_create(); /* 创建设备 */

现在我们可以直接使用 misc_register 一个函数来完成示例代码的这些步骤。当我们卸载设备驱动模块的时候需要调用 misc_deregister 函数来注销掉 MISC 设备,函数原型如下:

int misc_deregister(struct miscdevice *misc)

函数参数和返回值含义如下:
  misc:要注销的 MISC 设备。
  返回值:负数,失败;0,成功。

以前注销设备驱动的时候,我们需要调用一堆的函数去删除此前创建的 cdev、设备等等内容,如下所示:

cdev_del(); /* 删除 cdev */
unregister_chrdev_region(); /* 注销设备号 */
device_destroy(); /* 删除设备 */
class_destroy(); /* 删除类 */

现在我们只需要一个 misc_deregister 函数即可完成示例代码中的这些工作。关于MISC 设备驱动就讲解到这里,接下来我们就使用 platform 加 MISC 驱动框架来编写 beep 蜂鸣器驱动。

二、程序编写

1、驱动程序编写

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define MISCBEEP_NAME		"miscbeep"	/* 名字 	*/
#define MISCBEEP_MINOR		144			/* 子设备号 */
#define BEEPOFF 			0			/* 关蜂鸣器 */
#define BEEPON 				1			/* 开蜂鸣器 */

/* miscbeep设备结构体 */
struct miscbeep_dev{
	dev_t devid;			/* 设备号 	 */
	struct cdev cdev;		/* cdev 	*/
	struct class *class;	/* 类 		*/
	struct device *device;	/* 设备 	 */
	struct device_node	*nd; /* 设备节点 */
	int beep_gpio;			/* beep所使用的GPIO编号		*/
};

struct miscbeep_dev miscbeep;		/* beep设备 */

/*
 * @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 miscbeep_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	filp->private_data = &miscbeep; /* 设置私有数据 */
	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 miscbeep_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
	int retvalue;
	unsigned char databuf[1];
	unsigned char beepstat;
	struct miscbeep_dev *dev = filp->private_data;

	retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
	if(retvalue < 0) {
		printk("kernel write failed!\r\n");
		return -EFAULT;
	}

	beepstat = databuf[0];		/* 获取状态值 */
	if(beepstat == BEEPON) {	
		gpio_set_value(dev->beep_gpio, 0);	/* 打开蜂鸣器 */
	} else if(beepstat == BEEPOFF) {
		gpio_set_value(dev->beep_gpio, 1);	/* 关闭蜂鸣器 */
	}
	return 0;
}

/* 设备操作函数 */
static struct file_operations miscbeep_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = miscbeep_open,
	.write = miscbeep_write,
};

/* MISC设备结构体 */
static struct miscdevice beep_miscdev = {
	.minor = MISCBEEP_MINOR,
	.name = MISCBEEP_NAME,
	.fops = &miscbeep_fops,
};

 /*
  * @description     : flatform驱动的probe函数,当驱动与
  *                    设备匹配以后此函数就会执行
  * @param - dev     : platform设备
  * @return          : 0,成功;其他负值,失败
  */
static int miscbeep_probe(struct platform_device *dev)
{
	int ret = 0;

	printk("beep driver and device was matched!\r\n");
	/* 设置BEEP所使用的GPIO */
	/* 1、获取设备节点:beep */
	miscbeep.nd = of_find_node_by_path("/beep");
	if(miscbeep.nd == NULL) {
		printk("beep node not find!\r\n");
		return -EINVAL;
	} 

	/* 2、 获取设备树中的gpio属性,得到BEEP所使用的BEEP编号 */
	miscbeep.beep_gpio = of_get_named_gpio(miscbeep.nd, "beep-gpio", 0);
	if(miscbeep.beep_gpio < 0) {
		printk("can't get beep-gpio");
		return -EINVAL;
	}

	/* 3、设置GPIO5_IO01为输出,并且输出高电平,默认关闭BEEP */
	ret = gpio_direction_output(miscbeep.beep_gpio, 1);
	if(ret < 0) {
		printk("can't set gpio!\r\n");
	}
	
	/* 一般情况下会注册对应的字符设备,但是这里我们使用MISC设备
  	 * 所以我们不需要自己注册字符设备驱动,只需要注册misc设备驱动即可
	 */
	ret = misc_register(&beep_miscdev);
	if(ret < 0){
		printk("misc device register failed!\r\n");
		return -EFAULT;
	}

	return 0;
}

/*
 * @description     : platform驱动的remove函数,移除platform驱动的时候此函数会执行
 * @param - dev     : platform设备
 * @return          : 0,成功;其他负值,失败
 */
static int miscbeep_remove(struct platform_device *dev)
{
	/* 注销设备的时候关闭LED灯 */
	gpio_set_value(miscbeep.beep_gpio, 1);

	/* 注销misc设备 */
	misc_deregister(&beep_miscdev);
	return 0;
}

 /* 匹配列表 */
 static const struct of_device_id beep_of_match[] = {
     { .compatible = "atkalpha-beep" },
     { /* Sentinel */ }
 };
 
 /* platform驱动结构体 */
static struct platform_driver beep_driver = {
     .driver     = {
         .name   = "imx6ul-beep",         /* 驱动名字,用于和设备匹配 */
         .of_match_table = beep_of_match, /* 设备树匹配表          */
     },
     .probe      = miscbeep_probe,
     .remove     = miscbeep_remove,
};

/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static int __init miscbeep_init(void)
{
	return platform_driver_register(&beep_driver);
}

/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static void __exit miscbeep_exit(void)
{
	platform_driver_unregister(&beep_driver);
}

module_init(miscbeep_init);
module_exit(miscbeep_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

2、测试APP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"

#define BEEPOFF	0
#define BEEPON 	1

/*
 * @description		: main主程序
 * @param - argc 	: argv数组元素个数
 * @param - argv 	: 具体参数
 * @return 			: 0 成功;其他 失败
 */
int main(int argc, char *argv[])
{
	int fd, retvalue;
	char *filename;
	unsigned char databuf[1];
	
	if(argc != 3){
		printf("Error Usage!\r\n");
		return -1;
	}

	filename = argv[1];
	fd = open(filename, O_RDWR);	/* 打开beep驱动 */
	if(fd < 0){
		printf("file %s open failed!\r\n", argv[1]);
		return -1;
	}

	databuf[0] = atoi(argv[2]);	/* 要执行的操作:打开或关闭 */
	retvalue = write(fd, databuf, sizeof(databuf));
	if(retvalue < 0){
		printf("BEEP Control Failed!\r\n");
		close(fd);
		return -1;
	}

	retvalue = close(fd); /* 关闭文件 */
	if(retvalue < 0){
		printf("file %s close failed!\r\n", argv[1]);
		return -1;
	}
	return 0;
}

3、Makefile

KERNELDIR := /home/sh/Desktop/MUL/zimage
CURRENT_PATH := $(shell pwd)

obj-m := miscbeep.o

ARCH=arm
CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

build: kernel_modules

kernel_modules:
	$(MAKE) -j32 -C $(KERNELDIR) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
	$(MAKE) -j32 -C $(KERNELDIR) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) M=$(CURRENT_PATH) clean

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