imx6ull-驱动开发篇37——Linux MISC 驱动实验

目录

MISC 设备驱动

miscdevice结构体

misc_register 函数

misc_deregister 函数

实验程序编写

修改设备树

驱动程序编写

miscbeep.c

miscbeepApp.c

Makefile 文件

运行测试

MISC 驱动也叫做杂项驱动，也就是当某些外设无法进行分类的时候就可以使用 MISC 驱动。

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。MISC 设备会自动创建 cdev，因此采用 MISC 设备驱动可以简化字符设备驱动的编写。

miscdevice结构体

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。

miscdevice结构体内容如下：

/*** struct miscdevice - 混杂设备(miscdevice)结构体* * 用于表示Linux内核中的混杂设备(次设备号动态分配的字符设备)* 通常用于简单的字符设备驱动，避免手动申请主设备号*/
struct miscdevice {int minor;                   /* 次设备号(MISC_DYNAMIC_MINOR表示动态分配) */const char *name;            /* 设备名称(出现在/dev和sysfs中) */const struct file_operations *fops; /* 文件操作集合(实现read/write/ioctl等) *//* 以下字段通常由内核内部管理，驱动无需初始化 */struct list_head list;       /* 内核使用的链表头 */struct device *parent;       /* 父设备指针(可选) */struct device *this_device;  /* 内核创建的设备实例 *//* 可选扩展字段 */const struct attribute_group **groups; /* 属性组(sysfs接口) */const char *nodename;        /* 设备节点名称(覆盖默认的命名规则) */umode_t mode;               /* 设备节点权限(如0644) */
};

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， 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：

/* 输入设备类 */
#define PSMOUSE_MINOR         1    /* PS/2鼠标设备 */
#define MS_BUSMOUSE_MINOR     2    /* 微软总线鼠标(已废弃) */
#define ATIXL_BUSMOUSE_MINOR  3    /* ATI XL总线鼠标(已废弃) */
#define ATARIMOUSE_MINOR      5    /* Atari总线鼠标(已废弃) */
#define SUN_MOUSE_MINOR       6    /* Sun鼠标(已废弃) */
#define APOLLO_MOUSE_MINOR    7    /* Apollo鼠标(已废弃) */
#define PC110PAD_MINOR        9    /* IBM PC110触控板 */
#define ADB_MOUSE_MINOR       10   /* ADB总线鼠标(Mac) *//* 存储/设备控制类 */  
#define WATCHDOG_MINOR        130  /* 看门狗定时器 */
#define TEMP_MINOR            131  /* 温度传感器 */
#define RTC_MINOR             135  /* 实时时钟 */
#define EFI_RTC_MINOR         136  /* EFI实时时钟 */
#define SUN_OPENPROM_MINOR    139  /* Sun Open PROM *//* 网络/通信类 */
#define NVRAM_MINOR          144   /* 非易失性RAM */
#define I2O_MINOR            166   /* I2O设备 */
#define MICROCODE_MINOR      184   /* CPU微代码更新 *//* 特殊功能设备 */  
#define VHCI_MINOR           255   /* USB虚拟主机控制器 */
#define MISC_DYNAMIC_MINOR   255   /* 动态分配标志(与VHCI共享) */

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一个没有被其他设备使用地子设备号。

name ： 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。

misc_register 函数

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。

misc_register 函数原型如下：

int misc_register(struct miscdevice * misc)
  • misc：要注册的 MISC 设备。
  • 返回值： 负数，失败； 0，成功。

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 */

现在只需要使用 misc_register 函数来完成这些功能。

misc_deregister 函数

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，

misc_deregister 函数原型如下：

int misc_deregister(struct miscdevice *misc)
  • 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，我们需要删除此前创建的 cdev、设备等等：

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

现在也只需要一个 misc_deregister 函数来实现。

实验程序编写

实验程序，我们需要采用 platform 加 misc 的方式编写 beep 驱动，这也是实际的 Linux 驱动中很常用的方法。采用 platform 来实现总线、设备和驱动， misc 主要负责完成字符设备的创建。

beep硬件原理图和芯片资料，可以参考：裸机学习实验5——蜂鸣器实验

修改设备树

正点原子I.MX6U-ALPHA开发板上的BEEP，使用了SNVS_TAMPER1这个PIN。

打开imx6ull-alientek-emmc.dts，在 iomuxc 节点的 imx6ul-evk 子节点下创建一个名为“pinctrl_beep”的子节点。

“pinctrl_beep”节点内容如下所示：

pinctrl_beep: beepgrp {fsl,pins = <MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER1__GPIO5_IO01 0x10B0 /* beep */>;
};

在根节点“/”下创建 BEEP 节点，节点名为“beep”。

“beep”节点内容如下：

beep {#address-cells = <1>;                // 子节点地址空间占1个32位字#size-cells = <1>;                   // 子节点大小空间占1个32位字compatible = "atkalpha-beep";        // 匹配驱动的唯一标识符pinctrl-names = "default";           // 引脚控制状态名称pinctrl-0 = <&pinctrl_beep>;         // 关联的引脚配置组beep-gpio = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>; // GPIO控制定义：// - gpio5组第1个引脚// - 高电平有效status = "okay";                     // 设备启用状态
};

最后检查imx6ull-alientek-emmc.dts文件里，PIN是否被其它外设使用，若有则屏蔽。

驱动程序编写

miscbeep.c

蜂鸣器的驱动文件，代码如下：
 

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.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 <linux/platform_device.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>#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");

关键代码分析如下：

MISC 设备 beep_miscdev结构体，当系统启动以后就会在/dev/目录下存在一个名为“miscbeep”的设备文件。

static struct miscdevice beep_miscdev = {.minor = MISCBEEP_MINOR,.name = MISCBEEP_NAME,.fops = &miscbeep_fops,
};

miscbeep_probe函数，platform 框架的 probe 函数，当驱动与设备匹配以后此函数就会执行，首先在此函数中初始化 BEEP 所使用的 IO，然后通过 misc_register 函数向 Linux 内核注册MISC 设备 beep_miscdev。

ret = misc_register(&beep_miscdev);

miscbeep_remove函数，platform 框架的 remove 函数，调用 misc_deregister 函数来注销MISC 设备。

misc_deregister(&beep_miscdev);

miscbeepApp.c

测试app文件miscbeepApp.c，代码如下：

#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;
}
Makefile 文件

makefile文件只需要修改 obj-m 变量的值，改为miscbeep.o。

KERNELDIR := /home/huax/linux/linux_test/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_gaCURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := miscbeep.obuild: kernel_modules
kernel_modules:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

运行测试

编译代码：

make -j32 //编译makefile文件
arm-linux-gnueabihf-gcc miscbeepApp.c -o miscbeepApp  //编译测试app

编译成功以后，就会生成一个名为“miscbeep.ko”的驱动模块文件，和miscbeepApp 应用程序。

将编译出来的miscbeep.ko 和 miscbeepApp 这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15 目录中，重启开发板。

进入到目录 lib/modules/4.1.15 中，输入如下命令加载 miscbeep.ko 这个驱动模块：

depmod //第一次加载驱动的时候需要运行此命令
modprobe miscbeep.ko //加载设备模块

当驱动模块加载成功以后，我们可以在/sys/class/misc 这个目录下看到一个名为“miscbeep”的子目录，如图：

所有的 misc 设备都属于同一个类， /sys/class/misc 目录下就是 misc 这个类的所有设备，每个设备对应一个子目录。

驱动与设备匹配成功以后就会生成/dev/miscbeep 这个设备驱动文件，要查看这个文件的主次设备号，可以输入如下命令：

ls /dev/miscbeep -l

输入如下命令测试 BEEP：

./miscbeepApp /dev/miscbeep 1 //打开 BEEP
./miscbeepApp /dev/miscbeep 0 //关闭 BEEP

观察一下 BEEP 能否打开和关闭，如果可以的话就说明驱动工作正常。

卸载驱动，输入如下命令：

rmmod miscbeep.ko

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