linux驅動之獲取設備樹信息

上一篇文章學習了字符設備的注冊，操作過的小伙伴都知道上一篇文章中測試驅動時是通過手動創建設備節點的，現在開始學習怎么自動掛載設備節點和設備樹信息的獲取，這篇文章中的源碼將會是我以后編寫字符驅動的模板。

一、准備材料

開發環境：VMware
操作系統：ubuntu
開發版：湃兔i2S-6UB
庫文件：linux開發板或ubuntu的內核源碼

二、自動創建設備節點

需要用到的頭文件 #include <linux/device.h>，需要用到的函數如下所示

struct class *class_create(owner, name)
void class_destroy(struct class *class)
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)
void device_destroy(struct class *class, dev_t devt);

owner: THIS_MODULE
name: 設備節點的名稱（也就是/dev目錄下的文件名）
class：類
parent：NULL
devt：設備號
drvdata：NULL
fmt：設備節點的名稱

三、獲取設備樹信息

為了幫助像我一樣才接觸linux驅動，對設備樹不是很理解的小伙伴，所系這里就不對設備樹進行詳細的介紹。可以將設備樹簡單的理解為，設備樹的存在是方便linux內核研究人員專心的研究內核的功能，通過設備樹將板載的描述文件和內核分開，使得內核文件不在臃腫。有需要的小伙伴可以了解Device Tree。
設備樹文件在內核源碼的“arch/arm/boot/dts”目錄下，設備樹的描述文件是'.dtsi'，每個開發板對應的文件不同，比如我的開發板的描述文件是i2c6ulxb-i2s6ull-emmc.dtsi，打開可以看到的信息如圖所示：

在這里我就不對設備進行更改了，我對backlight節點信息進行讀取，有需要了解設備樹語法的小伙伴可以了解Linux設備樹語法詳解。
我在驅動中讀取設備樹的主要函數有以下幾個，想了解更多of函數的小伙伴可以了解linux設備樹常用of操作函數。

inline struct device_node *of_find_node_by_path(const char *path）
int of_property_read_string(struct device_node *nd, const char *propname, const char *out_string);
int of_property_read_u32_array(struct device_node *nd, const char *propname, u32 *out_value)

path：帶有全路徑的節點名，可以使用節點的別名
np：設備節點
proname 要讀取的屬性名字
out_string：讀取到的字符串值
out_value：讀取到的數組值
通過這幾個函數，就可以將設備樹種的信息的讀取出來了，接下載看源碼

四、程序源碼

驅動文件chrdevtemp.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_address.h>
#include <linux/of_irq.h>


#define CHRDEVTEMP_NAME "chrdevtemp"
#define CHRDEVTEMP_COUNT 1

/* 設備結構體 */
struct chrtemp_dev{
    dev_t devid;                /* 設備號 */
    int major;                  /* 主設備號 */
    int minor;                  /* 次設備號 */
    struct cdev cdev;           /* 字符設備 */
    struct class *class;        /* 類結構體 */
    struct device *device;      /* 設備 */
    struct device_node *nd;     /* 設備節點 */
    int gpio_number;            /*gpio的編號*/
};

struct chrtemp_dev chrdevtemp;

static char readbuf[100];
static char writebuf[100];
static char kerneldata[] = {"hello This is the kernel data"};

static int chrdevtemp_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    filp->private_data = &chrdevtemp;
    return 0;
}

static int chrdevtemp_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    return 0;
}

static ssize_t chrdevtemp_read(struct file *filp, __user char *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    int ret = 0;
    memcpy(readbuf, kerneldata, sizeof(kerneldata));
    ret = copy_to_user(buf, readbuf, count);
    if (ret == 0) {

    } else {

    }

    return 0;
}

static ssize_t chrdevtemp_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
    int ret = 0;

    ret = copy_from_user(writebuf, buf, count);
    if (ret == 0) {
        printk("kernel recevdata:%s\r\n", writebuf);
    } else {

    }

    return 0;
}

/*
 * 字符設備操作集合
 */
static const struct file_operations chrdevtemp_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = chrdevtemp_open,
    .release = chrdevtemp_release,
    .read = chrdevtemp_read,
    .write = chrdevtemp_write,
};

/*
 * 模塊入口
 */
static int __init chrdevtemp_init(void)
{
    int ret = 0;
    const char *str;
    u32 brightness[8];
    u8 i;

    printk("chrdevtemp_init\r\n");

    /* 申請設備號 */
    chrdevtemp.major = 0;   /* 設置設備號由內存分配 */
    if (chrdevtemp.major){
    	chrdevtemp.devid = MKDEV(chrdevtemp.major, 0);
    	ret = register_chrdev_region(chrdevtemp.devid, CHRDEVTEMP_COUNT, CHRDEVTEMP_NAME);
    } else {
    	ret = alloc_chrdev_region(&chrdevtemp.devid, 0, CHRDEVTEMP_COUNT, CHRDEVTEMP_NAME);
    	chrdevtemp.major = MAJOR(chrdevtemp.devid);
    	chrdevtemp.minor = MINOR(chrdevtemp.devid);
    }
    if (ret < 0) {
    	printk("chrdevtemp chrdev_region err!\r\n");
    	goto fail_devid;
    }
    
    /* 注冊字符設備 */
    chrdevtemp.cdev.owner = chrdevtemp_fops.owner;
    cdev_init(&chrdevtemp.cdev, &chrdevtemp_fops);
    ret = cdev_add(&chrdevtemp.cdev, chrdevtemp.devid, CHRDEVTEMP_COUNT);
    if (ret < 0) {
        goto fail_cdev;
    }

    /* 自動創建設備節點 */
    chrdevtemp.class = class_create(THIS_MODULE, CHRDEVTEMP_NAME);
    if (IS_ERR(chrdevtemp.class)) {
        ret = PTR_ERR(chrdevtemp.class);
        goto fail_class;
    }

    chrdevtemp.device = device_create(chrdevtemp.class, NULL, chrdevtemp.devid, NULL, CHRDEVTEMP_NAME);
    if (IS_ERR(chrdevtemp.device)) {
        ret = PTR_ERR(chrdevtemp.device);
        goto fail_device;
    }

    /* 獲取設備樹的屬性內容 */
    chrdevtemp.nd = of_find_node_by_path("/backlight");
    if (chrdevtemp.nd == NULL) {
        ret = -EINVAL;
        goto fail_findnd;
    }

    /* 獲取字符串屬性 */
    ret = of_property_read_string(chrdevtemp.nd, "compatible", &str);
    if (ret < 0) {
        goto fail_rs;
    } else {
        printk("status is: %s\r\n", str);
    }

    /* 獲取數組 */
    ret = of_property_read_u32_array(chrdevtemp.nd, "brightness-levels", brightness, 8);
    if (ret < 0) {
        goto fail_rs;
    } else {
        printk("brightness-levels: ");
        for(i = 0; i < 8;  i++){
            printk("%d ", brightness[i]);
        }
        printk("\r\n");
    }


    return 0;



fail_rs:
fail_findnd:
    device_destroy(chrdevtemp.class, chrdevtemp.devid);
fail_device:
    class_destroy(chrdevtemp.class);
fail_class:
    cdev_del(&chrdevtemp.cdev);
fail_cdev:
    unregister_chrdev_region(chrdevtemp.devid, CHRDEVTEMP_COUNT);
fail_devid:
    return ret;

}

/*
 * 模塊出口
 */
static void __exit chrdevtemp_exit(void)
{
    printk("chrdevtemp_exit\r\n");

    /* 刪除字符設備 */
    cdev_del(&chrdevtemp.cdev);

    /* 釋放字符設號 */
    unregister_chrdev_region(chrdevtemp.devid, CHRDEVTEMP_COUNT);

    /* 摧毀設備 */
    device_destroy(chrdevtemp.class, chrdevtemp.devid);

    /* 摧毀類 */
    class_destroy(chrdevtemp.class);
}

/*
 * 模塊注冊入口
 */
module_init(chrdevtemp_init);
/*
 * 模塊注冊出口
 */
module_exit(chrdevtemp_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("jiaozhu");

Makefile文件

KERNELDIR := /home/xfg/linux/imx_7ull/i2x_6ub/system_file/i2SOM-iMX-Linux

CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := chrdevtemp.o

build: kernel_modules

kernel_modules:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

測試程序需就使用之前編寫的hello2App.c文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>


/*
 *argc:應用程序參數個數
 *argv[]:具體的參數內容，字符串形式
 *./hello2App <filename> <1:2> 1表示讀，2表示寫 
 *./hello2App /dev/hello2 1    表示從驅動里面讀數據
 *./hello2App /dev/hello2 2    表示向驅動里面寫數據
 * */

int main(int argc, char *argv[])
{
    int ret = 0;
    int fd = 0;
    char *filename;
    char readbuf[100], writebuf[100];
    static char usrdata[] = {"hell0 This is user data!"};

    if(argc !=3) {
        printf("Instruction usage error!!!\r\n");
        printf("./helle2App <filename> <1:2> 1表示讀，2表示寫\r\n");
        printf("./hello2App ./dev/hello2 1 \r\n");
        return -1;
    }

    filename = argv[1];

    fd = open(filename, O_RDWR);
    if(fd < 0) {

    }

    if(atoi(argv[2]) ==1){
        ret = read(fd, readbuf, 50);
        if(ret <0) {
            printf("read file %s failed!\r\n", filename);
        } else {
            printf("App read data:%s\r\n", readbuf);
        }
    }

    if(atoi(argv[2]) == 2) {
        memcpy(writebuf, usrdata, sizeof(usrdata));
        ret = write(fd,writebuf, 50);
        if(ret <0) {
            printf("write file %s failed\r\n", filename);
        } else {

        }
    }


    ret =close(fd);
    if(ret <0) {
        printf("close file %s falied!\r\n", filename);
    }

    return 0;
}

五、測試

將驅動文件和應用文件進行編譯

make 
arm-linux-gnueabihf-gcc

將編譯后的驅動文件可應用文件拷貝到開發板中，然后加載驅動，結果如下圖所示：

將讀取的信息和設備樹文件中的信息對比，說明讀取成功。
通過應用讀取設備節點，測試設備節點是否加載成功，結果如下圖所示：

可知通過自動創界設備節點成功。

六、問題

1.自動創建設備節點時出現如下錯誤

解決辦法：此錯誤是因為我運行的內核版本和寫驅動是用的內核版本不一致導致，只需要控制版本一致后從新燒寫內核文件即可。

參考文獻

Device Tree：http://www.wowotech.net/device_model/why-dt.html
Linux設備樹語法詳解:https://www.cnblogs.com/xiaojiang1025/p/6131381.html
linux設備樹常用of操作函數:https://blog.csdn.net/wang_518/article/details/108923399