基于OMAPL138的Linux字符驱动_GPIO驱动AD9833(一)之miscdevice和ioctl
https://github.com/carloscn/blog/issues/35
基于OMAPL138的Linux字符驱动_GPIO驱动AD9833(一)之miscdevice和ioctl
0. 导语
在嵌入式的道路上寻寻觅觅很久,进入嵌入式这个行业也有几年的时间了,从2011年后半年开始,我清楚的记得当时拿着C51的板子闪烁了LED灯,从那时候开始,就进入到了嵌入式的大门里面。嵌入式的学习从来没有停止过,中间也有无数的插曲和机缘巧合学会C++和Java,做一些好玩的应用。无论是嵌入式DSP也好,还是如今的嵌入式ARM,7年之久从来没有停止过。技术最大的好处就是,**无论发展到什么境地,那种第一次点亮LED灯欣喜永远的可以伴随着你,只要你解决了一个卡了你很久的问题,这就是技术的魅力。**我也将开始大肆的从嵌入式DSP转入到嵌入式Linux,在研究生阶段,完成这个转型。
这个Demo意义重大,使用Linux也有四五年的时间了,Linux良好的基础和嵌入式基础让我在嵌入式inux道路上算的上是顺风顺水。**这个Demo将过去STM32,F28xx的DSP或者那些单片机桥接起来,将过去裸机上的程序全部编到内核里面,通过嵌入式的应用进行互联。 **
本DEMO依然使用AD9833作为例子,将用linux内核级的gpio对AD9833写时序,完成对于AD9833的驱动程序,在嵌入式Linux上生成/dev/目录节点,使用Linux命令行对AD9833产生波形进行控制。(只要有了/dev节点,使用Qt,C++,Python都可以控制了,这就是物联网最注重的。)
效果视频观看地址: https://v.youku.com/v_show/id_XMzY3NDUwNTMwOA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1
1. 开发驱动综述
本开发驱动基于Linux3.3内核版本,且内核必须编译正确,否则不能运行。 这个Demo可以归结为三个部分,一个部分为Linux字符驱动模板,第二部分为AD9833驱动程序,第三部分为通信协议。还附加一个配置文件。
Linux字符驱动模板主要包含init exit 还有ioctl,函数;
AD9833驱动程序为AD9833的GPIO时序(AD9833为SPI协议,这里先用GPIO模拟时序,后续升级为SPI外设);
通信协议格式方式,用户对于AD9833的控制字,比如发送波形命令,频率命令等;
将自己编写的驱动写入内核的代码树,编译成模块或者编译进内核随内核启动;
本Demo就围绕这三点进行。
2. Linux字符驱动模板
* 函数ioctl
主要负责进行数据交互的。当设备生成字符设备驱动节点(/dev目录下),使用shell级命令cat或者编译一段C应用程序用open打开节点的时候,后面将参数就是通过ioctl函数进行传递。(在嵌入式Linux端定义一个ioctl的函数,在C语言的程序也有一个ioctl用来和其进行对应,这样就完成了数据参数传递。)
*结构体file_operations
ioctl函数不能独立的存在需要file_operations指针进行操作,ioctl为一个执行命令的清单,file_operations就是这个清单的执行者。下面就是file_operations的指针,里面的成员需要接收到ad9833_ioctl的函数地址,在内部运行的时候会调用该地址。
###* 结构体miscdevice *miscdevice结构体为字符驱动的一级,字符驱动如同文献[3]所说的一样,非常的凌乱,到底里面使用了miscdevice还是cdev还是platform-device or platform-driver,这里暂时不进行理,这里使用miscdevice级的字符驱动设备向Linux内核进行设备的注册,后续有文章进行区分,类似的文献还有我的《Linux GPIO键盘驱动开发记录_OMAPL138》,这里使用的室platform-device进行。
可以看见,在miscdev里面指定了file指针的地址,miscdev主要的作用就是向内核注册该驱动。
*函数init
内核级的嵌入式Linux驱动给出的硬性要求进行init函数,并标识init函数为__init,而且还要在module_init中填写init函数的地址。
当我们运行insmod xxxx.ko的时候,此时运行的就是这个init函数,在这个函数中主要完成对于设备内存的请求和一些初始状态的注册。在本DEMO中对对于AD9833的结构体进行了注册,并对gpio进行申请。ret = misc_register( &ad9833_miscdev ); 重点室这句话。
*函数exit
除此之外内核也要求了exit函数,主要进行对init中内存申请的释放。
这是一个非常简单的字符驱动的模板,然后就需要我们添加AD9833的驱动了。
3. AD9833芯片级时序驱动
到此,基本上就是裸机嵌入式的知识了,对于芯片功能的描述,对于芯片时序的把握。作为本博客不在赘述,给出函数的列表,如果喜欢,本文将DEMO的源码放在后面,自行下载观看。
该设备使用链表进行描述。
3. 与驱动通信的ioctl函数
在参考文献[1]中,给出了Linux字符设备驱动开发重要的ioctl函数解析,写的很接地气,很朴实,也写的很明白,包括利用ioctl函数应用程序和驱动程序进行交互,ioctl函数使用MAGIC_number幻数对命令进行转换。 在ioctrl函数里面通常使用switch 和case进行执行,见上衣章的内容。 这里给出使用ioctl的应用程序,它和内核驱动进行通信:
在ioctl函数和嵌入式Linux驱动里面的ioctl函数就会对应,命令就传递过去了。
另外补充一个知识:
void main( int argc char *argv[] )
argc 为传递参数的个数
argv[1] 为一个字符串,第一个传递进来的字符串,比如 ./main.o nihao hello 1234 argv[1] 就是nihao, argv[2] 就是hello, argv[3] 就是1234
4. 将驱动程序编入Linux内核代码树
驱动开发完毕,就必须要将驱动编入Linux内核代码树,假如Linux内核代码在./linux-3.3目录,我们的驱动名字叫做ad9833.c,那么我们就要将ad9833.c文件放入./linux-3.3/drivers/char目录下,操作两件事情。
修改Kconfig文件
修改Kconfig文件,在menuconfig文件中会出现我们的内核配置选项。
tristate: 内核在linux menuconfig菜单下显示的名字
depends on ARM: 只有在ARM架构下才会显示出来该驱动于menuconfig中
help :帮助文档,做一些提示,我这里给出了GPIO的接法。
修改该目录下的Makefile文件
在文末追加 obj-$(CONFIG_AD9833_ADI) += ad9833.o
这里CONFIG_后面接的必须和上面的Kconfig中 config字段一样 ad9833.o 的.o文件必须和放入该内核代码的ad9833.c名字字段一样。
编译内核
配置menuconfig
make CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- ARCH=arm menuconfig
然后,进入到drivers -> char.. device -> 找到你的驱动 以模块编译或者编译进内核。编译内核
make CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- ARCH=arm -j8
生成uImage文件 (这个是omapl平台要求的)
make CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- ARCH=arm uImage
将内核和文件都放到目标板子 可以重启运行了
源代码下载
链接: https://pan.baidu.com/s/1rfZymtf-mRnZNlhb41RpGA 密码: 4pxx
参考文献
[1] zqixiao_09, Linux 字符设备驱动开发基础(四)—— ioctl() 函数解析 , 2016-03-11 [2] 草根老师, 解决undefined reference to __aeabi_uidivmod和undefined reference to __aeabi_uidiv'错误, 2012-07-21 21:59:03 [3] 小C爱学习, 一步一步写miscdevice的驱动模块, 2013-07-24 [4] 宋宝华,Linux设备驱动开发详解:基于最新的Linux 4.0内核
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