基于OMAPL138的Linux字符驱动_GPIO驱动AD9833(二)之cdev与read、write
0. 导语
在上一篇博客里面，基于OMAPL138的字符驱动_GPIO驱动AD9833(一)之ioctl 中使用#include <linux/miscdevice.h>中的miscdevice机制，在呢篇博客中使用宋宝华的Linux驱动设备中提供的cdev机制完成注册，
根据参考文献[1]中所说：
misc设备其实也是字符设备，主不过misc设备驱动在字符设备的基础上又进行了一次封装，使用户可以更方便的使用。
在本次实验中确实印证了使用cdev比较复杂，且加载ko模块驱动之后还需要查看设备号，手动mknod节点，而且在卸载驱动的时候也是非常繁琐的，但在这里本着学习的目的也进行了实验，后续的开发会使用miscdevice机制而不使用cdev机制
本次实验主要针对字符设备的：
- cdev注册设备
- read函数的使用
- write函数的使用
在上一篇博客基于OMAPL138的字符驱动_GPIO驱动AD9833(一)之ioctl，只能用ioctl函数进行一个字节的幻数进行指令通信，但无法传输类似于设置频率指令。如果传递这样的参数，只需要使用write和read函数完成数据的传递。
1. cdev的使用
cdev的定义
cdev的定义信息包含在#include <linux/cdev.h>头文件中，需要使用cdev当然要定义cdev的结构体了，我们将cdev的信息定义在了我们的设备定义struct ad9833下。
AD9833 结构体定义：
struct ad9833_t {
struct ad9833_hw_t hw;
struct ad9833_t *self;
enum ad9833_wavetype_t wave_type;
struct cdev cdev;
unsigned char mem[ AD9833_SIZE ];
unsigned int delay;
void (*write_reg) ( AD9833 *self, unsigned int reg_value);
void (*init_device) ( AD9833 *self );
void (*set_wave_freq)( AD9833 *self , unsigned long freqs_data);
void (*set_wave_type)( AD9833 *self, enum ad9833_wavetype_t wave_type );
void (*set_wave_phase)( AD9833 *self, unsigned int phase );
void (*set_wave_para)( AD9833 *self, unsigned long freqs_data, unsigned int phase, enum ad9833_wavetype_t wave_type );
};
结构体内的struct cdev cdev就为我们使用的cdev目的就是向Linux内核申请自己的位置。
创建主设备号和次设备号
使用cdev需要向内核申请一个空间，则需要有一个主设备号提交给内核，我们可以使用Linux内核提供的一套宏函数来进行设备好的申请。通常的做法在设备init的函数里面。
MK_MAJOR( major, minor ); major 主设备号和 minor 次设备号，同款型的第二个设备次设备就是 2 以此类推。
#define AD9833_MAJOR 230
dev_t devno;
devno = MKDEV( AD9833_MAJOR, 0 );
这个号码在我们mknod的时候比如，#mknod /dev/AD9833-ADI c 230 0 这个地方就会用到了。
cdev注册
int register_chrdev_region( dev_t from, unsigned int size, const char *name );
int alloc_chrdev_region( dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count );
两个函数完成注册，第一个用于已知设备号的情况下，alloc那个用于未知设备号的，他会帮你分配设备号码。这里我们当然使用register_chrdev_region，里面第一个参数dev_t from就是我们上一个定义的dev_t devno = MKDEV(..)那个。
cdev初始化程序
dev_t devno;
static int __init ad9833_dev_init( void )
{
int i,ret;
int index_minor = 0;
int mk_major;
/*
* cdev alloc and release device code.
* */
devno = MKDEV( ad9833_major, index_minor );
mk_major = MKDEV(ad9833_major, 0);
if( ad9833_major ) {
ret = register_chrdev_region( devno, 1, DRV_NAME );
}else {
ret = alloc_chrdev_region( &devno, 0, 1, DRV_NAME );
ad9833_major = MAJOR(devno);
}
if( ret < 0 ) {
printk(DRV_NAME " cdev alloc space failed.
");
return ret;
}
/*
* AD9833 new device
* */
printk( DRV_NAME " Apply memory for AD9833.
" );
ad9833 = ad9833_dev_new();
if( !ad9833 ) {
ret = -ENOMEM;
printk(DRV_NAME " ad9833 new device failed!
" );
goto fail_malloc;
}
/*
* AD9833 init gpios.
* */
printk( DRV_NAME " Inititial GPIO
" );
for ( i = 0; i < 3; i ++ ) {
ret = gpio_request( ad9833_gpios[i], "AD9833 GPIO" );
if( ret ) {
printk(" %s: request gpio %d for AD9833 failed, ret = %d
", DRV_NAME,ad9833_gpios[i],ret);
return ret;
}else {
printk(" %s: request gpio %d for AD9833 set succussful, ret = %d
", DRV_NAME,ad9833_gpios[i],ret);
}
gpio_direction_output( ad9833_gpios[i],1 );
gpio_set_value( ad9833_gpios[i],0 );
}
/*
* cdev init.
* */
cdev_init( &ad9833->cdev, &ad9833_fops );
ad9833->cdev.owner = THIS_MODULE;
ret = cdev_add( &ad9833->cdev, mk_major,1 );
if( ret ) {
printk( KERN_NOTICE "Error %d adding ad9833 %d", ret, 1 );
return ret;
}
//ret = misc_register( &ad9833_miscdev );
printk( DRV_NAME " initialized
" );
return 0;
fail_malloc:
unregister_chrdev_region( mk_major,1 );
return ret;
}
cdev的释放设备
rmmod之后设备要进行释放，这个地方必须正确释放，否则我们下载安装模块的时候只能重启。
void unregister_chrdev_region( dev_t from, unsigned count ) ，进行设备的释放。
static void __exit ad9833_dev_exit( void )
{
int i;
for( i = 0; i < 3; i++) {
gpio_free( ad9833_gpios[i] );
}
//misc_deregister( &ad9833_miscdev );
unregister_chrdev_region( devno,1 );
}
cdev设备的使命就完成了。
2. file read write操作
需要在file_operations结构体里面指定read和write函数：
file_operations结构体参数：
static struct file_operations ad9833_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = ad9833_driver_read,
.write = ad9833_driver_write,
.unlocked_ioctl = ad9833_ioctl,
};
这里面ad9833_driver_read和ad9833_driver_write函数就指定了读写函数。这里有个对应问题，正常思维是用户的write函数对应内核驱动的read函数，用户的read函数对应内核驱动的write函数，但这里面，用户的read函数对应的是内核的read函数，用户的write函数也是对应内核的write函数。所以，当用户写应用程序write数据的时候，我们应该在ad9833_write函数里面读取这个数据处理，当对方read的时候，我们需要在ad9833_read里面进行处理read事件。
read函数
static ssize_t
ad9833_driver_read( struct file *filp, const char __user *buffer, size_t size, loff_t *f_pos )
{
unsigned long p = *f_pos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
if ( p >= AD9833_SIZE )
return 0;
if ( count > AD9833_SIZE - p )
count = AD9833_SIZE - p;
if ( copy_to_user( buffer, ad9833->mem + p, count) ) {
ret = -EFAULT;
}else {
*f_pos += count;
ret = count;
printk( DRV_NAME " read %u bytes from %lu
", count, p );
}
return ret;
}
这里有个特殊的处理，copy_to_user函数，对于用户传递进来的指针，对其直接进行读取写入很危险的，所以这里使用copy_to_user把数据传递给用户，比较安全。
write函数
static ssize_t
ad9833_driver_write( struct file *filp, const char __user *buffer, size_t size, loff_t *f_pos )
{
unsigned long p = *f_pos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
if ( p >= AD9833_SIZE )
return 0;
if ( count > AD9833_SIZE - p )
count = AD9833_SIZE - p;
memset( ad9833->mem,0, AD9833_SIZE );
if ( copy_from_user( ad9833->mem + p, buffer, count) ) {
ret = -EFAULT;
}else {
*f_pos += count;
ret = count;
printk( DRV_NAME " write %u bytes from %lu
", count, p );
printk( DRV_NAME " Recv: %s
", ad9833->mem + p );
printk( DRV_NAME " Set freq is: %d
", simple_strtol(ad9833->mem + p,"str",0) );
ad9833->set_wave_freq(ad9833, simple_strtol(ad9833->mem + p,"str",0) );
}
return ret;
}
同理，直接操作用户传递进来的指针，很危险的，在write函数里copy_from_user进行数据转移交换，完成处理。这个write函数里面，用户通过write函数向驱动写入指令信息，然后解析出来，得到频率控制字，完成运算。
运行程序
把内核文件uImage拷贝到目标板子，把ad9833.ko文件也拷贝到目标板。
1) 加载驱动
#insmod ad9833.ko
2) 查看驱动挂载情况
#cat /proc/devices
3) 制作设备节点
#mknod /dev/AD9833-ADI c 230 0
就可以看见/dev/AD9833-ADI的节点了。
4) 运行测试程序
/*
CROSS=arm-none-linux-gnueabi-
all: ad9833_test
ad9833_test: ad9833_test.c
$(CROSS)gcc -o ad9833_test.o ad9833_test.c -static
clean:
@rm -rf ad9833_test *.o
* */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#define AD9833_MAGIC 'k'
#define CMD_TYPE_SIN _IO( AD9833_MAGIC, 0)
#define CMD_TYPE_TRI _IO( AD9833_MAGIC, 1)
#define CMD_TYPE_SQE _IO( AD9833_MAGIC, 2)
const char dev_path[]="/dev/AD9833-ADI";
int main(int argc , char *argv[])
{
int fd = -1, i = 0;
printf("ad9833 test program run....
");
fd = open(dev_path, O_RDWR|O_NDELAY); // 打开设备
if (fd < 0) {
printf("Can't open /dev/AD9833-ADI
");
return -1;
}
printf("open device.
");
if( strcmp(argv[1],"1") == 0 ) {
ioctl(fd, CMD_TYPE_SIN, 5);
printf("argc = %d,sine wave = %s
", CMD_TYPE_SIN, argv[1]);
}else if( strcmp(argv[1],"2") == 0 ) {
ioctl(fd, CMD_TYPE_TRI, 1);
printf("argc = %d,tri wave = %s
", CMD_TYPE_TRI,argv[1]);
}else{
ioctl(fd, CMD_TYPE_SQE, 1);
printf("argc = %d,sqe wave = %s
", CMD_TYPE_SQE, argv[1]);
}
write(fd, argv[2], strlen(argv[2]));
printf("argc = %d
", argc);
close(fd);
return 0;
}
编译成.o文件运行：
#mknod /dev/AD9833-ADI c 230 0
得到效果。
源代码下载
链接: https://pan.baidu.com/s/1lioLal_mvnbONFLQCBRF7w 密码: 5ptq
参考文献
[1] xiaobu1990, linux 字符设备和misc设备
, 2014年10月15日