linux的socket CAN驅動介紹(code)_good


轉載於: http://blog.csdn.net/linyangspring/article/details/27186911

 

Linux中,CAN總線的驅動有兩種實現方式:字符設備以及socket can驅動Socket CAN使用伯克利的Socket接口和Linux網絡協議棧,這種方法使得CAN設備驅動可以通過網絡接口來調用。Socket CAN的接口被設計的盡量接近TCP/IP的協議,讓那些熟悉網絡編程的程序員能夠比較容易的學習和使用。

      本文以賽靈思的Zynq-7000為硬件背景,詳細介紹開發板上的socket can驅動。主要的驅動文件為dev.c以及xilinx_can.c,可以從https://github.com/Xilinx/linux-xlnx獲取。

 

       首先看一下傳遞給內核的dts文件中的can設備信息:

 

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  1. ps7_can_0: ps7-can@e0008000 {  
  2.     clock-names = "ref_clk", "aper_clk";  
  3.     clocks = <&clkc 19>, <&clkc 36>;  
  4.     compatible = "xlnx,ps7-can-1.00.a", "xlnx,ps7-can";  
  5.     interrupt-parent = <&ps7_scugic_0>;  
  6.     interrupts = <0 28 4>;  
  7.     reg = <0xe0008000 0x1000>;  
  8. } ;  

       指定了寄存器地址范圍,中斷號,驅動適配版本以及參考時鍾源。

 

    再來看xilinx_can.c文件中的代碼

 

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  1. /* Match table for OF platform binding */  
  2. static struct of_device_id xcan_of_match[] = {  
  3.     { .compatible = "xlnx,ps7-can", },  
  4.     { .compatible = "xlnx,axi-can-1.00.a", },  
  5.     { /* end of list */ },  
  6. };  
  7. MODULE_DEVICE_TABLE(of, xcan_of_match);  
  8.   
  9. static struct platform_driver xcan_driver = {  
  10.     .probe = xcan_probe,  
  11.     .remove = xcan_remove,  
  12.     .driver = {  
  13.         .owner = THIS_MODULE,  
  14.         .name = DRIVER_NAME,  
  15.         .pm = &xcan_dev_pm_ops,  
  16.         .of_match_table = xcan_of_match,  
  17.     },  
  18. };  

 

     可見對於PS的CAN接口以及PL的基於axi總線的CAN接口,均可以使用該platform_driver驅動

  

    ARM上電之后,linux初始化函數會依據dts信息將CAN硬件信息加入到系統的硬件鏈表中,當驅動程序裝載時,會去遍歷該鏈表獲取硬件信息,比如寄存器地址、中斷號等,然后調用ioremap、request_irq等,進一步初始化硬件。

    接着看xcan_probe函數:

 

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  1. /** 
  2.  * xcan_probe - Platform registration call 
  3.  * @pdev:   Handle to the platform device structure 
  4.  * 
  5.  * This function does all the memory allocation and registration for the CAN 
  6.  * device. 
  7.  * 
  8.  * Return: 0 on success and failure value on error 
  9.  */  
  10. static int xcan_probe(struct platform_device *pdev)  
  11. {  
  12.     struct resource *res; /* IO mem resources */  
  13.     struct net_device *ndev;  
  14.     struct xcan_priv *priv;  
  15.     struct device *dev = &pdev->dev;  
  16.     int ret, irq;  
  17.   
  18.     /* Create a CAN device instance */  
  19.     ndev = alloc_candev(sizeof(struct xcan_priv), XCAN_ECHO_SKB_MAX);  
  20.     if (!ndev)  
  21.         return -ENOMEM;  
  22.   
  23.     priv = netdev_priv(ndev);  
  24.     priv->dev = ndev;  
  25.     priv->can.bittiming_const = &xcan_bittiming_const;  
  26.     priv->can.do_set_bittiming = xcan_set_bittiming;  
  27.     priv->can.do_set_mode = xcan_do_set_mode;  
  28.     priv->can.do_get_berr_counter = xcan_get_berr_counter;  
  29.     priv->can.ctrlmode_supported = CAN_CTRLMODE_LOOPBACK;  
  30.     priv->waiting_ech_skb_index = 0;  
  31.     priv->ech_skb_next = 0;  
  32.     priv->waiting_ech_skb_num = 0;  
  33.     priv->xcan_echo_skb_max = XCAN_ECHO_SKB_MAX;  
  34.   
  35.     /* Get IRQ for the device */  
  36.     ndev->irq = platform_get_irq(pdev, 0);  
  37.     irq = devm_request_irq(&pdev->dev, ndev->irq, &xcan_interrupt,  
  38.                 priv->irq_flags, dev_name(&pdev->dev),  
  39.                 (void *)ndev);  
  40.     if (irq < 0) {  
  41.         ret = irq;  
  42.         dev_err(&pdev->dev, "Irq allocation for CAN failed\n");  
  43.         goto err_free;  
  44.     }  
  45.   
  46.     spin_lock_init(&priv->ech_skb_lock);  
  47.     ndev->flags |= IFF_ECHO; /* We support local echo */  
  48.   
  49.     platform_set_drvdata(pdev, ndev);  
  50.     SET_NETDEV_DEV(ndev, &pdev->dev);  
  51.     ndev->netdev_ops = &xcan_netdev_ops;  
  52.   
  53.     /* Get the virtual base address for the device */  
  54.     res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);  
  55.     priv->reg_base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);  
  56.     if (IS_ERR(priv->reg_base)) {  
  57.         ret = PTR_ERR(priv->reg_base);  
  58.         goto err_free;  
  59.     }  
  60.     ndev->mem_start = res->start;  
  61.     ndev->mem_end = res->end;  
  62.   
  63.     priv->write_reg  = xcan_write_reg;  
  64.     priv->read_reg = xcan_read_reg;  
  65.   
  66.     /* Getting the CAN devclk info */  
  67.     priv->devclk = devm_clk_get(&pdev->dev, "ref_clk");  
  68.     if (IS_ERR(priv->devclk)) {  
  69.         dev_err(&pdev->dev, "Device clock not found.\n");  
  70.         ret = PTR_ERR(priv->devclk);  
  71.         goto err_free;  
  72.     }  
  73.   
  74.     /* Check for type of CAN device */  
  75.     if (of_device_is_compatible(pdev->dev.of_node, "xlnx,ps7-can")) {  
  76.         priv->aperclk = devm_clk_get(&pdev->dev, "aper_clk");  
  77.         if (IS_ERR(priv->aperclk)) {  
  78.             dev_err(&pdev->dev, "aper clock not found\n");  
  79.             ret = PTR_ERR(priv->aperclk);  
  80.             goto err_free;  
  81.         }  
  82.     } else {  
  83.         priv->aperclk = priv->devclk;  
  84.     }  
  85.   
  86.     ret = clk_prepare_enable(priv->devclk);  
  87.     if (ret) {  
  88.         dev_err(&pdev->dev, "unable to enable device clock\n");  
  89.         goto err_free;  
  90.     }  
  91.   
  92.     ret = clk_prepare_enable(priv->aperclk);  
  93.     if (ret) {  
  94.         dev_err(&pdev->dev, "unable to enable aper clock\n");  
  95.         goto err_unprepar_disabledev;  
  96.     }  
  97.   
  98.     priv->can.clock.freq = clk_get_rate(priv->devclk);  
  99.   
  100.     ret = register_candev(ndev);  
  101.     if (ret) {  
  102.         dev_err(&pdev->dev, "fail to register failed (err=%d)\n", ret);  
  103.         goto err_unprepar_disableaper;  
  104.     }  
  105.   
  106.     dev_info(&pdev->dev,  
  107.             "reg_base=0x%p irq=%d clock=%d, tx fifo depth:%d\n",  
  108.             priv->reg_base, ndev->irq, priv->can.clock.freq,  
  109.             priv->xcan_echo_skb_max);  
  110.   
  111.     return 0;  
  112.   
  113. err_unprepar_disableaper:  
  114.     clk_disable_unprepare(priv->aperclk);  
  115. err_unprepar_disabledev:  
  116.     clk_disable_unprepare(priv->devclk);  
  117. err_free:  
  118.     free_candev(ndev);  
  119.   
  120.     return ret;  
  121. }  


    當一個設備驅動通過driver_register加入對應的驅動總線下時,會去遍歷對應總線下的設備雙向鏈表,當驅動和設備匹配時,會觸發驅動的probe函數,probe函數的傳入參數pdev即為遍歷得到的設備信息。

 

    struct xcan_priv為CAN私有數據結構,包含struct can_priv、struct net_device等數據成員,注意can_priv結構成員一定要放在第一位,具體原因參考http://blog.sina.com.cn/s/blog_636a55070101mc2d.html。

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  1. /** 
  2.  * struct xcan_priv - This definition define CAN driver instance 
  3.  * @can:            CAN private data structure. 
  4.  * @open_time:          For holding timeout values 
  5.  * @waiting_ech_skb_index:  Pointer for skb 
  6.  * @ech_skb_next:       This tell the next packet in the queue 
  7.  * @waiting_ech_skb_num:    Gives the number of packets waiting 
  8.  * @xcan_echo_skb_max:      Maximum number packets the driver CAN send 
  9.  * @ech_skb_lock:       For spinlock purpose 
  10.  * @read_reg:           For reading data from CAN registers 
  11.  * @write_reg:          For writing data to CAN registers 
  12.  * @dev:            Network device data structure 
  13.  * @reg_base:           Ioremapped address to registers 
  14.  * @irq_flags:          For request_irq() 
  15.  * @aperclk:            Pointer to struct clk 
  16.  * @devclk:         Pointer to struct clk 
  17.  */  
  18. struct xcan_priv {  
  19.     struct can_priv can;  
  20.     int open_time;  
  21.     int waiting_ech_skb_index;  
  22.     int ech_skb_next;  
  23.     int waiting_ech_skb_num;  
  24.     int xcan_echo_skb_max;  
  25.     spinlock_t ech_skb_lock;  
  26.     u32 (*read_reg)(const struct xcan_priv *priv, int reg);  
  27.     void (*write_reg)(const struct xcan_priv *priv, int reg, u32 val);  
  28.     struct net_device *dev;  
  29.     void __iomem *reg_base;  
  30.     unsigned long irq_flags;  
  31.     struct clk *aperclk;  
  32.     struct clk *devclk;  
  33. };  


    調用alloc_candev()函數獲取一個net_device變量,設置socket buffer大小為XCAN_ECHO_SKB_MAX=64個字節。

 

    接着是對struct xcan_priv *priv指針的初始化。

 

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  1. priv->can.do_set_bittiming = xcan_set_bittiming;  
  2. priv->can.do_set_mode = xcan_do_set_mode;  
  3. priv->can.do_get_berr_counter = xcan_get_berr_counter;  

    CAN接口的位速率設置函數,模式設置函數,數據傳輸錯誤計數函數。

 

 

    牽涉到CAN接口的具體操作函數代碼如下:

 

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  1. static const struct net_device_ops xcan_netdev_ops = {  
  2.     .ndo_open   = xcan_open,  
  3.     .ndo_stop   = xcan_close,  
  4.     .ndo_start_xmit = xcan_start_xmit,  
  5. };  
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  1. <span style="font-size:12px;">ndev->netdev_ops = &xcan_netdev_ops;</span>  

主要是指定struct net_device *ndev指針的打開關閉以及數據發送函數。

 

 

    然后指定struct xcan_priv *priv指針的讀寫寄存器函數。

 

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  1. static void xcan_write_reg(const struct xcan_priv *priv, int reg, u32 val)  
  2. {  
  3.     writel(val, priv->reg_base + reg);  
  4. }  
  5. static u32 xcan_read_reg(const struct xcan_priv *priv, int reg)  
  6. {  
  7.     return readl(priv->reg_base + reg);  
  8. }  
  9. .............  
  10.   
  11.         priv->write_reg = xcan_write_reg;  
  12.     priv->read_reg = xcan_read_reg;  


    接着獲取設備時鍾源並使能,注意Zynq-7000要求每個設備有兩個時鍾源。

 

    然后注冊CAN設備,其實是注冊net設備,只不過指定net設備的操作函數為CAN特定的操作函數

 

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  1. ret = register_candev(ndev);  
  2. ............  
  3. int register_candev(struct net_device *dev)  
  4. {  
  5.     dev->rtnl_link_ops = &can_link_ops;  
  6.     return register_netdev(dev);  
  7. }  
  8. .......  
  9. static struct rtnl_link_ops can_link_ops __read_mostly = {  
  10.     .kind         = "can",  
  11.     .maxtype      = IFLA_CAN_MAX,  
  12.     .policy        = can_policy,  
  13.     .setup           = can_setup,  
  14.     .newlink    = can_newlink,  
  15.     .changelink = can_changelink,  
  16.     .get_size   = can_get_size,  
  17.     .fill_info  = can_fill_info,  
  18.     .get_xstats_size = can_get_xstats_size,  
  19.     .fill_xstats    = can_fill_xstats,  
  20. };  

 

    至於xcan_remove()函數不再詳述。

 

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  1. static int xcan_remove(struct platform_device *pdev)  
  2. {  
  3.     struct net_device *ndev = platform_get_drvdata(pdev);  
  4.     struct xcan_priv *priv = netdev_priv(ndev);  
  5.   
  6.     if (set_reset_mode(ndev) < 0)  
  7.         netdev_err(ndev, "mode resetting failed!\n");  
  8.   
  9.     unregister_candev(ndev);  
  10.     clk_disable_unprepare(priv->aperclk);  
  11.     clk_disable_unprepare(priv->devclk);  
  12.   
  13.     free_candev(ndev);  
  14.   
  15.     return 0;  
  16. }  



 

 

    有關socket can應用層程序的編寫可以參考Documentation\networking\can.txt。

    當使用socket打開can接口時,會調用到xcan_open()函數:

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  1. static int xcan_open(struct net_device *ndev)  
  2. {  
  3.     struct xcan_priv *priv = netdev_priv(ndev);  
  4.     int err;  
  5.   
  6.     /* Set chip into reset mode */  
  7.     err = set_reset_mode(ndev);  
  8.     if (err < 0)  
  9.         netdev_err(ndev, "mode resetting failed failed!\n");  
  10.   
  11.     /* Common open */  
  12.     err = open_candev(ndev);  
  13.     if (err)  
  14.         return err;  
  15.   
  16.     err = xcan_start(ndev);  
  17.     if (err < 0)  
  18.         netdev_err(ndev, "xcan_start failed!\n");  
  19.   
  20.     priv->open_time = jiffies;  
  21.   
  22.     can_led_event(ndev, CAN_LED_EVENT_OPEN);  
  23.     netif_start_queue(ndev);  
  24.   
  25.     return 0;  
  26. }  

    首先reset CAN,進入config mode;然后調用dev.c中的open_candev()函數打開CAN接口;調用xcan_start()函數,進入Normal mode,主要是使能中斷,依據應用層傳入的mode參數設置loopback mode或者normal mode;然后使能CAN接口,並等待XCAN_SR_OFFSET寄存器進入對應的模式。

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  1. static int set_normal_mode(struct net_device *ndev)  
  2. {  
  3.     struct xcan_priv *priv = netdev_priv(ndev);  
  4.   
  5.     /* Enable interrupts */  
  6.     priv->write_reg(priv, XCAN_IER_OFFSET, XCAN_IXR_TXOK_MASK |  
  7.             XCAN_IXR_BSOFF_MASK | XCAN_IXR_WKUP_MASK |  
  8.             XCAN_IXR_SLP_MASK | XCAN_IXR_RXNEMP_MASK |  
  9.             XCAN_IXR_ERROR_MASK | XCAN_IXR_ARBLST_MASK);  
  10.   
  11.     /* Check whether it is loopback mode or normal mode  */  
  12.     if (priv->can.ctrlmode & CAN_CTRLMODE_LOOPBACK)  
  13.         /* Put device into loopback mode */  
  14.         priv->write_reg(priv, XCAN_MSR_OFFSET, XCAN_MSR_LBACK_MASK);  
  15.     else  
  16.         /* The device is in normal mode */  
  17.         priv->write_reg(priv, XCAN_MSR_OFFSET, 0);  
  18.   
  19.     if (priv->can.state == CAN_STATE_STOPPED) {  
  20.         /* Enable Xilinx CAN */  
  21.         priv->write_reg(priv, XCAN_SRR_OFFSET, XCAN_SRR_CEN_MASK);  
  22.         priv->can.state = CAN_STATE_ERROR_ACTIVE;  
  23.         if (priv->can.ctrlmode & CAN_CTRLMODE_LOOPBACK) {  
  24.             while ((priv->read_reg(priv, XCAN_SR_OFFSET) &  
  25.                     XCAN_SR_LBACK_MASK) == 0)  
  26.                     ;  
  27.         } else {  
  28.             while ((priv->read_reg(priv, XCAN_SR_OFFSET)  
  29.                     & XCAN_SR_NORMAL_MASK) == 0)  
  30.                     ;  
  31.         }  
  32.         netdev_dbg(ndev, "status:#x%08x\n",  
  33.                 priv->read_reg(priv, XCAN_SR_OFFSET));  
  34.     }  
  35.   
  36.     return 0;  
  37. }  

    最后調用netif_start_queue()函數使能發送隊列

    對應的xcan_close()函數不再分析。

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  1. static int xcan_close(struct net_device *ndev)  
  2. {  
  3.     struct xcan_priv *priv = netdev_priv(ndev);  
  4.   
  5.     netif_stop_queue(ndev);  
  6.     if (set_reset_mode(ndev) < 0)  
  7.         netdev_err(ndev, "mode resetting failed failed!\n");  
  8.   
  9.     close_candev(ndev);  
  10.   
  11.     priv->open_time = 0;  
  12.   
  13.     can_led_event(ndev, CAN_LED_EVENT_STOP);  
  14.   
  15.     return 0;  
  16. }  

 

帶NAPI的中斷輪詢數據接收模式

    中斷接收數據模式在數據頻繁情況下,中斷觸發負載過大,系統性能受到影響,為此基於輪詢的接收模式被開發,稱為New API,即NAPI。

    NAPI仍然需要首次數據包接收中斷來觸發poll過程,第一次接收中斷發生后,中斷處理程序禁止設備的接收中斷,通過poll方式讀取設備的接收緩沖區后,再次使能中斷。

    NAPI函數的調用過程如下:

netif_napi_add

...

napi_enable

...

關中斷

napi_schedule

...

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