linux驱动开发7驱动框架之gpiolib

1.gpiolib学习重点

1)gpiolib的建立过程

2)gpiolib的使用方法：申请、使用、释放

3)gpiolib的架构：涉及哪些目录的哪些文件

2.gpiolib的学习方法

1)以一条主线进去，坚持主线

2)中途遇到杂碎知识，彻底搞定之，然后继续主线

3)随时做笔记以加深理解和记忆

4)学习途中注意架构思想，提升自己大脑的空间复杂度

3.主线1：gpiolib的建立

1)找到目标函数

smdkc110_map_io

         s5pv210_gpiolib_init               这个函数就是我们gpiolib初始化的函数

3.struct s3c_gpio_chip

struct s3c_gpio_chip {

    struct gpio_chip    chip;

    struct s3c_gpio_cfg *config;

    struct s3c_gpio_pm  *pm;

    void __iomem        *base; //IO端口操作寄存器的基地址的虚拟地址

    int         eint_offset;

    spinlock_t       lock;

#ifdef CONFIG_PM

    u32         pm_save[7];

#endif

};

1)这个结构体是一个GPIO端口的抽象,这个结构体的一个变量就可以完全的描述一个IO端口。

2)端口和IO口是两个概念。S5PV210有很多个IO口（160个左右），这些IO口首先被分成N个端口（port group），然后每个端口中又包含了M个IO口。譬如GPA0是一个端口，里面包含了8个IO口，我们一般记作：GPA0_0（或GPA0.0）、GPA0_1、

3)内核中为每个GPIO分配了一个编号，编号是一个数字（譬如一共有160个IO时编号就可以从1到160连续分布），编号可以让程序很方便的去识别每一个GPIO。

4.s5pv210_gpio_4bit

这个东西是一个结构体数组，数组中包含了很多个struct s3c_gpio_chip类型的变量。

static struct s3c_gpio_chip s5pv210_gpio_4bit[] = {

    {

        .chip   = {

            .base   = S5PV210_GPA0(0),//编号的基址

            .ngpio  = S5PV210_GPIO_A0_NR, //当前端口的IO数量

            .label  = "GPA0",   //当前端口的名字

            .to_irq = s5p_gpiolib_gpioint_to_irq,//当前端口换算成中断号

        },

    }, {

        .chip   = {

            .base   = S5PV210_GPA1(0),

            .ngpio  = S5PV210_GPIO_A1_NR,

            .label  = "GPA1",

            .to_irq = s5p_gpiolib_gpioint_to_irq,

        },

。。。。。。。。。。。。。。。。

5.S5PV210_GPA0宏

1)这个宏的返回值就是GPA0端口的某一个IO口的编号值，传参就是我们这个IO口在GPA0端口中的局部编号。

__init int s5pv210_gpiolib_init(void)

{

    struct s3c_gpio_chip *chip = s5pv210_gpio_4bit;

    int nr_chips = ARRAY_SIZE(s5pv210_gpio_4bit);

    int i = 0;

 

    for (i = 0; i < nr_chips; i++, chip++) {

        if (chip->config == NULL)

            chip->config = &gpio_cfg;

        if (chip->base == NULL)

            chip->base = S5PV210_BANK_BASE(i);

    }

 

    samsung_gpiolib_add_4bit_chips(s5pv210_gpio_4bit, nr_chips);

 

    return 0;

}

 

2)samsung_gpiolib_add_4bit_chips这个函数才是具体进行gpiolib的注册的。这个函数接收的参数是我们当前文件中定义好的结构体数组s5pv210_gpio_4bit（其实2个参数分别是数组名和数组元素个数），这个数组中其实就包含了当前系统中所有的IO端口的信息（这些信息包含：端口的名字、端口中所有GPIO的编号、端口操作寄存器组的虚拟地址基地址、端口中IO口的数量、端口上下拉等模式的配置函数、端口中的IO口换算其对应的中断号的函数）。

6.几个问题

1)哪个目录的哪个文件gpiolib.c

2)函数名中为什么有个4bit：三星的CPU中2440的CON寄存器是2bit对应一个IO口，而6410和210以及之后的系列中CON寄存器是4bit对应1个IO口。所以gpiolib在操作2440和210的CON寄存器时是不同的。

7.函数调用关系

void __init samsung_gpiolib_add_4bit_chips(struct s3c_gpio_chip *chip,

                       int nr_chips)

{

    for (; nr_chips > 0; nr_chips--, chip++) {

        samsung_gpiolib_add_4bit(chip);

        s3c_gpiolib_add(chip);

    }

}

samsung_gpiolib_add_4bit_chips

         samsung_gpiolib_add_4bit

void __init samsung_gpiolib_add_4bit(struct s3c_gpio_chip *chip)

{

    chip->chip.direction_input = samsung_gpiolib_4bit_input;

    chip->chip.direction_output = samsung_gpiolib_4bit_output;

    chip->pm = __gpio_pm(&s3c_gpio_pm_4bit);

}

         s3c_gpiolib_add

__init void s3c_gpiolib_add(struct s3c_gpio_chip *chip)

{

    struct gpio_chip *gc = &chip->chip;

    int ret;

 

    BUG_ON(!chip->base);

    BUG_ON(!gc->label);

    BUG_ON(!gc->ngpio);

 

    spin_lock_init(&chip->lock);

 

    if (!gc->direction_input)

        gc->direction_input = s3c_gpiolib_input;

    if (!gc->direction_output)

        gc->direction_output = s3c_gpiolib_output;

    if (!gc->set)

        gc->set = s3c_gpiolib_set;

    if (!gc->get)

        gc->get = s3c_gpiolib_get;

 

#ifdef CONFIG_PM

    if (chip->pm != NULL) {

        if (!chip->pm->save || !chip->pm->resume)

            printk(KERN_ERR "gpio: %s has missing PM functionsn",

                   gc->label);

    } else

        printk(KERN_ERR "gpio: %s has no PM functionn", gc->label);

#endif

 

    /* gpiochip_add() prints own failure message on error. */

    ret = gpiochip_add(gc);

    if (ret >= 0)

        s3c_gpiolib_track(chip);

}

 

经过分析，发现samsung_gpiolib_add_4bit内部其实并没有做gpiolib的注册工作，而是还在做填充，填充的是每一个GPIO被设置成输入模式/输出模式的操作方法。

8.s3c_gpiolib_add

1)首先检测并完善chip的direction_input/direction_ouput/set/get这4个方法

2)然后调用gpiochip_add方法进行真正的注册操作。其实这个注册就是将我们的封装了一个GPIO端口的所目录和文件结构：

mach-s5pv210/gpiolib.c               s5pv210_gpiolib_init

mach-s5pv210/include/mach/gpio.h                   #define S5PV210_GPA0(_nr)      (S5PV210_GPIO_A0_START + (_nr))

arch/arm/plat-samsung/gpiolib.c                里面是210/6410这种4bit CON寄存器类型的操作方法

arch/arm/plat-samsung/gpio.c            里面是24XX这种2bit CON寄存器类型的操作方法

drivers/gpio/gpiolib.c                              里面是内核开发者提供的gpiolib的驱动框架部分

有信息的chip结构体变量挂接到内核gpiolib模块定义的一个gpio_desc数组中的某一个格子中。

9.从驱动框架角度再来分析一下gpiolib

1)之前的分析已经告一段落，截至目前我们已经搞清楚了gpiolib的建立工程。但是这只是整个gpiolib建立的一部分，是厂商驱动工程师负责的那一部分；还有另一部分是内核开发者提供的驱动框架的那一部分，就是我们后面要去分析的第2条主线。

2)drivers/gpio/gpiolib.c这个文件中所有的函数构成了我们第2部分，也就是内核开发者写的gpiolib框架部分。这个文件中提供的函数主要有以下部分：

gpiochip_add:         是框架开出来的接口，给厂商驱动工程师用，用于向内核注册我们的gpiolib

gpio_request:       是框架开出来的接口，给使用gpiolib来编写自己的驱动的驱动工程师用的，

                                     驱动中要想使用某一个gpio，就必须先调用gpio_request接口来向内核的

                                     gpiolib部分申请，得到允许后才可以去使用这个gpio。

gpio_free:                对应gpio_request，用来释放申请后用完了的gpio

gpio_request_one/gpio_request_array: 这两个是gpio_request的变种

gpiochip_is_requested:        接口用来判断某一个gpio是否已经被申请了

gpio_direction_input/gpio_direction_output: 接口用来设置GPIO为输入/输出模式，

                                     注意该函数内部实际并没有对硬件进行操作，只是通过chip结构体变量的

                                     函数指针调用了将来SoC厂商的驱动工程师写的真正的操作硬件实现gpio

                                     设置成输出模式的那个函数。

                                    

以上的接口属于一类，这些都是给写其他驱动并且用到了gpiolib的人使用的

剩下的还有另外一类函数，这类函数是gpiolib内部自己的一些功能实现的代码

9.gpiolib的attribute部分

1)CONFIG_GPIO_SYSFS

2)GPIO的attribute演示

10.相关代码分析

gpiolib_sysfs_init

         gpiochip_export

                   sysfs_create_group

echo 23 > export--------------------获取GPIO23的属性

11.使用gpiolib完成led驱动

11.1.流程分析

1)第1步：使用gpio_request申请要使用的一个GPIO

2)第2步：gpio_direction_input/gpio_direction_output 设置输入/输出模式

3)第3步：设置输出值gpio_set_value  获取IO口值gpio_get_value

11.2.代码实践

1)在led1上编写代码测试通过

2)扩展支持led2和led3、led4.可以分开注册也可以使用gpio_request_array去一次注册

3)学习linux中查看gpio使用情况的方法

内核中提供了虚拟文件系统debugfs，里面有一个gpio文件，提供了gpio的使用信息。

使用方法：mount -t debugfs debugfs /tmp，然后cat /tmp/gpio即可得到gpio的所有信息，使用完后umount /tmp卸载掉debugfs

12.将驱动添加到内核中

12.1驱动的存在形式

1)野生，优势是方便调试开发，所以在开发阶段都是这种

2)家养，优势可以在内核配置时make menuconfig决定内核怎么编译，方便集成

12.2驱动开发的一般步骤

1)以模块的形式在外部编写、调试

2)将调试好的驱动代码集成到kernel中

12.3实践

1)关键点：Kconfig、Makefile、make menuconfig

2)操作步骤：

第1步：将写好的驱动源文件放入内核源码中正确的目录下

第2步：在Makefile中添加相应的依赖

第3步：在Kconfig中添加相应的配置项

第4步：make menuconfig

#include <linux/module.h>       // module_init  module_exit

#include <linux/init.h>         // __init   __exit

#include <linux/fs.h>

#include <linux/leds.h>

#include <mach/regs-gpio.h>

#include <mach/gpio-bank.h>

#include <linux/io.h>

#include <linux/ioport.h>

#include <mach/gpio.h>

 

 

#define GPJ0CON     S5PV210_GPJ0CON

#define GPJ0DAT     S5PV210_GPJ0DAT

 

#define GPI0_LED1   S5PV210_GPJ0(3)

#define GPI0_LED2   S5PV210_GPJ0(4)

#define GPI0_LED3   S5PV210_GPJ0(5)

 

#define X210_LED_OFF    1

#define X210_LED_ON     0

 

static struct led_classdev mydev1;          // 定义结构体变量

static struct led_classdev mydev2;          // 定义结构体变量

static struct led_classdev mydev3;          // 定义结构体变量

 

// 这个函数就是要去完成具体的硬件读写任务的

static void s5pv210_led1_set(struct led_classdev *led_cdev,

                enum led_brightness value)

{

    printk(KERN_INFO "s5pv210_led1_setn");

 

    if (value == LED_OFF)

    {

        gpio_set_value(GPI0_LED1, X210_LED_OFF);

    }

    else

    {

        gpio_set_value(GPI0_LED1, X210_LED_ON);

    }

}

 

static void s5pv210_led2_set(struct led_classdev *led_cdev,

                enum led_brightness value)

{

    printk(KERN_INFO "s5pv210_led2_setn");

 

    if (value == LED_OFF)

    {

        gpio_set_value(GPI0_LED2, X210_LED_OFF);

    }

    else

    {

        gpio_set_value(GPI0_LED2, X210_LED_ON);

    }

}

 

static void s5pv210_led3_set(struct led_classdev *led_cdev,

                enum led_brightness value)

{

    printk(KERN_INFO "s5pv210_led3_setn");

 

    if (value == LED_OFF)

    {

        gpio_set_value(GPI0_LED3, X210_LED_OFF);

    }

    else

    {

        gpio_set_value(GPI0_LED3, X210_LED_ON);

    }

}

 

 

static int __init s5pv210_led_init(void)

{

    // 用户insmod安装驱动模块时会调用该函数

    // 该函数的主要任务就是去使用led驱动框架提供的设备注册函数来注册一个设备

    int ret = -1;

    //这里申请驱动所用到的各种资源

    if(gpio_request(GPI0_LED1, "led1_gpj0_3"))

    {

        printk(KERN_ERR "led1_gpj0_3 gpio_request failedn");

    }

    else

    {

        //设置为输出模式并且默认输出1，LED等灭

        gpio_direction_output(GPI0_LED2, 1);

    }  

   

    if(gpio_request(GPI0_LED2, "led1_gpj0_4"))

    {

        printk(KERN_ERR "led1_gpj0_4 gpio_request failedn");

    }

    else

    {

        //设置为输出模式并且默认输出1，LED等灭

        gpio_direction_output(GPI0_LED2, 1);

    }

    if(gpio_request(GPI0_LED3, "led1_gpj0_5"))

    {

        printk(KERN_ERR "led1_gpj0_5 gpio_request failedn");

    }

    else

    {

        //设置为输出模式并且默认输出1，LED等灭

        gpio_direction_output(GPI0_LED3, 1);

    }

   

    // led1

    mydev1.name = "led1";

    mydev1.brightness = 0; 

    mydev1.brightness_set = s5pv210_led1_set;

   

    ret = led_classdev_register(NULL, &mydev1);

    if (ret < 0) {

        printk(KERN_ERR "led_classdev_register failedn");

        return ret;

    }

   

    // led2

    mydev2.name = "led2";

    mydev2.brightness = 0; 

    mydev2.brightness_set = s5pv210_led2_set;

   

    ret = led_classdev_register(NULL, &mydev2);

    if (ret < 0) {

        printk(KERN_ERR "led_classdev_register failedn");

        return ret;

    }

   

    // led3

    mydev3.name = "led3";

    mydev3.brightness = 0; 

    mydev3.brightness_set = s5pv210_led3_set;

   

    ret = led_classdev_register(NULL, &mydev3);

    if (ret < 0) {

        printk(KERN_ERR "led_classdev_register failedn");

        return ret;

    }

   

    return 0;

}

 

static void __exit s5pv210_led_exit(void)

{

    led_classdev_unregister(&mydev1);

    led_classdev_unregister(&mydev2);

    led_classdev_unregister(&mydev3);

   

    //释放GPIO

    gpio_free(GPI0_LED1);

}

 

 

module_init(s5pv210_led_init);

module_exit(s5pv210_led_exit);

 

// MODULE_xxx这种宏作用是用来添加模块描述信息

MODULE_LICENSE("GPL");                          // 描述模块的许可证

MODULE_AUTHOR("aston <1264671872@qq.com>");     // 描述模块的作者

MODULE_DESCRIPTION("s5pv210 led driver");       // 描述模块的介绍信息

MODULE_ALIAS("s5pv210_led");                    // 描述模块的别名信息

最后

以上就是生动鸵鸟为你收集整理的linux驱动开发7驱动框架之gpiolib的全部内容，希望文章能够帮你解决linux驱动开发7驱动框架之gpiolib所遇到的程序开发问题。

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