Linux驱动入门（二）操作硬件

男娘i 2021-10-30 07:06 406阅读 0赞

**Linux驱动入门系列**

[Linux驱动入门（一）字符设备驱动基础][Linux]

[Linux驱动入门（二）操作硬件][Linux 1]

[Linux驱动入门（三）Led驱动][Linux_Led]

[Linux驱动入门（四）非阻塞方式实现按键驱动][Linux 2]

[Linux驱动入门（五）阻塞方式实现按键驱动][Linux 3]

[Linux驱动入门（六）poll机制实现按键驱动][Linux_poll]

[Linux驱动入门（七）使用定时器消除按键抖动][Linux 4]

# Linux驱动入门（二）操作硬件 #

### 文章目录 ###

*  Linux驱动入门（二）操作硬件
 *   *  一、通用做法
     *   *  ioremap
         *  iounmap
         *  寄存器读写
     *  二、gpiolib
     *   *  gpio.h
         *  gpiolib.c
         *  三星平台提供的gpio-cfg
     *  三、总结

## 一、通用做法 ##

玩过单片机的朋友应该懂得如何操作寄存器

举个例子，例如现在想往寄存器地址0xFF223440写数据，在单片机编程中的做法如下

volatile unsigned int *reg = (unsigned int*)0xFF223440;
    *reg = val;

在Linux中做法也是类似，只不过Linux不可以直接访问寄存器地址，而要经过映射后才能访问，下面开始介绍

### ioremap ###

映射地址

/*
     * cookie：表示要映射的地址
     * size：表示要映射的地址范围
     */
    ioremap(cookie,size)

例如上面要操作寄存器0xFF223440，在Linux的做法如下

volatile unsigned int *reg = ioremap(0xFF223440, 4);
    *reg = val;

当然在映射前要先申请`request_region(start,n,name)`地址空间，不过这不是必须的

在映射完地址后，当驱动程序退出时，不再使用此地址，需要使用`iounmap`取消映射

### iounmap ###

取消地址映射

/*
     * cookie：映射后的地址
     */
    iounmap(cookie)

例如上面的例子中，在驱动程序退出时，需要调用

iounmap(reg);

在取消映射后，如果先前有申请地址空间，那么就需要释放申请的地址空间`release_region(start,n)`

### 寄存器读写 ###

在上面的例子中，读写寄存器通过直接访问指针，而内核中提供了一套宏定义来读写寄存器

readb(c) //读8位
    readw(c) //读16位
    readl(c) ///读32位

writeb(v,c) //写8位
    writew(v,c) //写16位
    writel(v,c) //写32位

## 二、gpiolib ##

上面介绍的是通用的做法，可以访问和设置任意的寄存器

内核中对于gpio的设置，提供了更加简便的方法-gpiolib

gpiolib是一套对gpio的操作函数，有了这些函数，就可以简化对gpio进行操作，而不需要直接通过寄存器来操作

当然gpiolib仅限于操作gpio，如果要操作非gpio相关的寄存器（例如lcd控制器，摄像头控制器等），那么还是要使用上面讲的通用方法，下面开始介绍gpiolib

### gpio.h ###

对于每一款芯片，大多在移植的时候都有对应一个gpio.h文件

以三星平台的S5PV210为例，gpio.h位于`arch\arm\mach-s5pv210\include\mach\gpio.h`

其中定义了一系列的gpio相关的宏

S5PV210_GPA0(_nr)
    S5PV210_GPA1(_nr)
    S5PV210_GPB(_nr)
    ...

可以使用这些宏定义，通过gpiolib提供的函数来操作gpio

### gpiolib.c ###

gpiolib.c位于`drivers\gpio\gpiolib.c`，其中定义了一系列的gpio操作函数，gpio的操作函数需要搭配gpio.h中的宏定义使用

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
    void gpio_free(unsigned gpio)
    int gpio_direction_input(unsigned gpio)
    int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
    int gpio_get_value(unsigned gpio)
    void gpio_set_value(unsigned gpio, int value)
    int gpio_to_irq(unsigned gpio)

*  gpio\_request
    
    申请gpio，在使用gpio前，应该先申请gpio，当然这并不是必须的
 *  gpio\_free
    
    释放gpio，用于释放被申请了的gpio
 *  gpio\_direction\_input
    
    设置gpio为输入
 *  gpio\_direction\_output
    
    设置gpio为输出，并设置gpio高低电平
 *  gpio\_get\_value
    
    获取gpio的高低电平
 *  gpio\_set\_value
    
    设置gpio的高低电平
 *  gpio\_to\_irq
    
    获取gpio对应的外部中断

如果我们设置S5PV210的GPIOA0的第四个引脚为高电平，我可以这样做

/* 申请 */
    gpio_request(S5PV210_GPA0(3), "m_gpio");
    
    /* 设置 */
    gpio_direction_output(S5PV210_GPA0(3), 1);
    
    /* 不需要时释放 */
    gpio_free(S5PV210_GPA0(3));

从上面的操作函数中，可以看到，gpio-lib仅支持设置gpio为输入或者输出，但要知道，有些gpio是可以复用成其他功能的（例如摄像头接口的gpio等），下面是从S5PV210的datasheet中截图的

![在这里插入图片描述][20190821113309777.PNG]

可以看到GPE0-0不仅可以设置为Input(输入模式)和Output(输出模式)，还可以复用为CAM\_A\_PCLK(摄像头接口A的像素时钟引脚)

那么如果没有其他的支持，我们就需要使用通用的方式来配置寄存器，为此，三星平台再提供了一套操作gpio的函数

### 三星平台提供的gpio-cfg ###

文件位于`arch\arm\plat-samsung\include\plat\gpio-cfg.h`

其中的操作函数分为三类，第一类配置gpio，第二类设置gpio引脚状态，第三类设置gpio的驱动强度

**配置gpio**

#define S3C_GPIO_INPUT	(S3C_GPIO_SPECIAL(0)) //输入
    #define S3C_GPIO_OUTPUT	(S3C_GPIO_SPECIAL(1)) //输出
    #define S3C_GPIO_SFN(x)	(S3C_GPIO_SPECIAL(x)) //复用功能
    
    int s3c_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int to); //配置
    unsigned s3c_gpio_getcfg(unsigned int pin); //获取配置

例如上述例子，如果要设置GPE0-0为摄像头接口A的像素时钟引脚，那么就这么配置

s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPE0(0), S3C_GPIO_SFN(2));

**设置引脚状态**

#define S3C_GPIO_PULL_NONE	((__force s3c_gpio_pull_t)0x00) //悬空
    #define S3C_GPIO_PULL_DOWN	((__force s3c_gpio_pull_t)0x01) //下拉
    #define S3C_GPIO_PULL_UP	((__force s3c_gpio_pull_t)0x02) //上拉
    
    int s3c_gpio_setpull(unsigned int pin, s3c_gpio_pull_t pull);
    s3c_gpio_pull_t s3c_gpio_getpull(unsigned int pin);

**设置引脚驱动强度**

#define S5P_GPIO_DRVSTR_LV1	((__force s5p_gpio_drvstr_t)0x00)
    #define S5P_GPIO_DRVSTR_LV2	((__force s5p_gpio_drvstr_t)0x01)
    #define S5P_GPIO_DRVSTR_LV3	((__force s5p_gpio_drvstr_t)0x10)
    #define S5P_GPIO_DRVSTR_LV4	((__force s5p_gpio_drvstr_t)0x11)
    
    s5p_gpio_drvstr_t s5p_gpio_get_drvstr(unsigned int pin);
    s5p_gpio_set_drvstr(unsigned int pin, s5p_gpio_drvstr_t drvstr);

## 三、总结 ##

*  使用通用的方法可以设置任意寄存器，只是比较麻烦
 *  使用gpiolib可以较为方便地配置gpio，但仅限于gpio，如果需要设置非gpio，还是需要使用通用地方法
 *  内核提供的gpiolib只能配置gpio为输入或者输出，其他功能（例如复用引脚，设置上下拉等）无法通过gpiolib设置，三星平台提供了另一套函数设置

[Linux]: https://blog.csdn.net/weixin_42462202/article/details/99887783
[Linux 1]: https://blog.csdn.net/weixin_42462202/article/details/99949396
[Linux_Led]: https://blog.csdn.net/weixin_42462202/article/details/99979562
[Linux 2]: https://blog.csdn.net/weixin_42462202/article/details/99998992
[Linux 3]: https://blog.csdn.net/weixin_42462202/article/details/100011481
[Linux_poll]: https://blog.csdn.net/weixin_42462202/article/details/100017339
[Linux 4]: https://blog.csdn.net/weixin_42462202/article/details/100019418
[20190821113309777.PNG]: /images/20211029/d7601b22e66545e8a9167b3dc1e11b02.png