05 字符设备驱动框架
字符设备驱动框架简介Linux的字符设备驱动框架是以struct cdev为核心的一套API，通过向内核注册cdev，从而向用户空间提供对设备进行IO操作的接口 注意：Linux字符设备驱动框架主要用于封装设备的IO操作，有别于Linux的设备驱动模型，并不负责设备与驱动的匹配之类的，所以2者通常同时出现 而且不是所有字符设备的驱动都需要用到这个框架，比如一个用了input子系统的按键，它不需要向用户提供IO操作的接口，所以就不需要（其实这是驱动分层的结果，input子系统的核心层会用到该框架来提供用户对/dev/input/eventXIO操作的能力，但我们自己写的驱动层不需要用） 核心组件 cdev12345678910111213141516struct cdev { struct kobject kobj; struct module *owner; const struct file_operations *ops; struct list_head list; dev_t dev; unsigned int...
06 platform设备驱动框架
platform设备驱动框架platform驱动框架由驱动分离的思想引出了总线、驱动和设备模型，Linux提出了platform驱动框架，为设备的注册、匹配、管理等操作提供了统一的接口。但是并不是所有设备都有物理总线，比如SoC内部的I2C、SPI、LCD等控制器与CPU内核的连接。为了解决此问题，platform驱动框架虚拟出一条platform总线，使得所有的设备都可以应用驱动分离模型 platform框架和字符设备框架是独立的，2者一般需要同时使用，前者是对整个驱动开发流程的一个统一化，主要包括硬件资源描述和驱动的匹配和资源管理；后者负责具体字符设备的设备节点、设备号的创建、以及与用户空间交互的IO操作之类的东西 platform总线Linux内核定义结构体struct bus_type来定义各种总线 123456789101112131415161718192021222324struct bus_type { const char *name; /* 总线名字 */ const char ...
07 pinctrl子系统
pinctrl子系统pinctrl子系统的作用 获取设备树中 pin 的信息 设置 pin 的复用功能 设置 pin 的电气特性，比如上/下拉、速度、驱动能力等 相关硬件对于引脚的配置，不同平台通常不一样： IMX6ULL这款SoC中有2个专门的引脚配置的硬件模块IOMUXC(Input/Output Muliplexing Controller)，和IOMUXC-SNVS。通过设置该控制器的某些寄存器，就可以实现对指定引脚的配置。 IOMUXC和IOMUXC-SNVS的区别主要在于配置的引脚所属的电源域，前者控制主电源域的引脚，而后者控制SNVS这个独立的电源域的引脚（该电源域用于在系统休眠时维持部分功能） 同一个引脚只能由一个引脚配置模块来配置 而STM32就没有独立的IOMUXC，其引脚的电气属性及复用的配置全由GPIO控制器来做 使用方法pinctrl子系统的使用通常遵循以下步骤： 1.定义引脚控制组：节点的名字一般以grp结尾 1234567&iomuxc { // LED的引脚控制组 pinctrl_led:...
08 GPIO子系统
GPIO子系统GPIO子系统是 Linux 内核中用于管理和控制通用输入/输出引脚的核心框架，它为开发者提供了统一的接口来操作硬件上的 GPIO 引脚，使用前需要用pinctrl将该引脚的复用配置成GPIO 驱动架构GPIO子系统的驱动同样遵循着“主机驱动和设备驱动分离”和“驱动分层”的思想，分为主机驱动层、核心层、设备驱动层 主机驱动层主机（GPIO控制器）驱动一般由原厂提供，且也作为设备树中的一个节点 SoC内部对于GPIO一般都有专门的控制器外设，它直接位于SoC的内存空间，通过配置该外设的寄存器，从而控制某个具体的GPIO 12345678910111213141516/{ soc{ aips1{ gpio1: gpio@0209c000 { compatible = "fsl,imx6ul-gpio", "fsl,imx35-gpio"; reg = <0x0209c000 0x4000>; interrupts =...
09 MISC设备驱动框架
MISC设备驱动框架 MISC设备又称杂项设备，由于一些设备不好分类，所有可以把他们都归到杂项设备里面。字符设备也可以看成一种杂项设备，使用MISC驱动框架时，可以简化字符设备驱动的开发 Misc是Linux驱动开发里的一个子系统，它也遵循了驱动分层的思想，用一个核心层来完成对此类设备IO操作之类的通用操作的封装，用户只需要写简单的驱动实例层并注册设备到该子系统就行了 1.MISC设备简介Linux内核提供了struct miscdevice来定义杂项设备 可以看到，misc框架其实把字符设备驱动框架(fops)和Linux设备驱动模型(device)==封装到了一起==，可以同时向用户层提供I/O操作的接口，并完成驱动和设备的匹配 1234567891011struct miscdevice { int minor; const char *name; const struct file_operations *fops; struct list_head list; ...
10 Linux内核定时器
Linux内核定时器 在编写驱动的时候，可能也会用到定时器，比如按键消抖…由于驱动的代码是在内核态，所以就需要使用内核态的定时器，而不是用户态的定时器 Linux内核的定时器相对于以前STM32用的定时器，有以下区别： 内核定时器是软件定时器，采用系统时钟实现，并不是硬件定时器 定时器超时是由软件设置和管理的，通过内核或者应用程序来控制，而回调函数的执行是在预定的时间点或者时间间隔后发生的，不算中断 内核定时器不是周期运行的，超时后就会停止，需要手动再次开启（如果还需要用的话） 1.基本数据结构Linux内核使用如下的结构体来描述一个定时器： 12345678struct timer_list { struct list_head entry; unsigned long expires; /* 定时器超时时间，单位是节拍数 */ struct tvec_base *base; void (*function)(unsigned long); /* 定时处理函数 */ unsigned long data; /*...
11 Linux内核中断
Linux内核中断总览Linux驱动开发中，对于中断，同样遵循着“驱动分层”和“主机驱动和设备驱动分离”的思想，可以分为以下几层： 1.硬件/架构相关层（最底层） 这是与CPU内核、ISA相关的实现层，负责： 处理器特定的中断控制器操作（如x86的APIC、ARM的GIC） 中断向量表的设置 底层中断启用/禁用 中断上下文保存与恢复 文件位置：arch/xxx/kernel/irq.c（如arch/arm/kernel/irq.c） 2.中断控制器驱动层（irqchip driver） 这是针对具体SoC的中断控制器的驱动层，例如： ARM GIC驱动（drivers/irqchip/irq-gic.c） x86 IOAPIC驱动 其他SoC专用中断控制器 这些驱动需要： 初始化硬件中断控制器 实现irq_chip操作集（如mask/unmask中断） 处理硬件级中断路由 3.中断核心层（irq core） 这是Linux内核提供的通用中断子系统核心，负责： 中断描述符管理（struct...
12 内存与IO空间的访问
内存与IO空间的访问内存和IO的硬件机制内存空间和IO空间 IO空间：x86架构CPU中的一个概念，代表了外设寄存器地址空间，通过特定指令访问 内存空间：大多数嵌入式CPU并没有IO空间，仅存在内存空间。可以直接通过地址、指针访问 不同CPU的地址空间一般都是从0x000000开始的，但是哪个外设对应哪一部分，一般都是不确定的，比如Imx6ull中，DDR的地址空间是从0x80000000开始的 内存管理单元内存管理单元（MMU）是CPU的非常重要的一个组件，用于辅助OS进行内存管理，它的功能如下： 提供虚拟地址到物理地址的映射 内存访问权限保护 缓存控制：通过PTE的某些字段来控制缓存的行为，比如是否允许缓存、缓存写回策略… 转换旁路缓存转换旁路缓存（Translation Lookaside Buffer，TLB）是MMU的核心部件，它缓存少量的虚拟地址与物理地址的转换关系，是转换表的Cache，因此也经常被称为“快表” 转换表漫游转换表漫游（Translation Table...
13 FrameBuffer设备
FrameBuffer设备
14 阻塞与非阻塞IO
Linux阻塞与非阻塞IO阻塞与非阻塞的区别 阻塞：在对fd执行IO操作时，若不能获得资源，则挂起进程直到满足可操作的条件后再进行操作。被挂起的进程进入睡眠状态，被从调度器的运行队列移走，直到等待的条件被满足 非阻塞：在不能对fd进行IO操作时，并不挂起，它要么放弃，要么不停地查询，直至可以进行操作为止 应用层的代码上两者的区别： 1234567// 阻塞IOchar buf;fd = open("/dev/ttyS1", O_RDWR);...res = read(fd,&buf,1);// 只有读到数据了才会返回 if(res==1) printf("%c\n", buf); 12345678// 非阻塞IOchar buf;fd = open("/dev/ttyS1", O_RDWR|O_NONBLOCK);...while(read(fd,&buf,1)!=1){continue;} /* 串口上无输入也返回，因此要循环尝试读取串口...