友坚4412开发板基于Timed_out框架的GPIO驱动分析
TimedGPIO驱动程序分析
TimedGPIO驱动程序是android系统基于linux内核新增加的一类驱动程序，这类驱动程序主要是运用了内核定时器，与内核定时器进行绑定，使得控制GPIO口的高低电平与时间打上关系，既可以实现在一定的时间实现GPIO口为高或者低电平。TimedGPIO驱动被实现为平台设备驱动，TimedGPIO驱动源码位于如下目录：\kernel\drivers\staging\android
TimedGPIO驱动程序主要包括如下几个文件：
Timed_gpio.c
Timed_gpio.h
Timed_output.c
Timed_output.h
Timed_gpio.c文件为具体的驱动程序，Timed_output.c为向sys文件系统注册类的框架代码，
下面将具体分析每一个文件的作用及实现的具体功能。
首先分析注册类的框架代码：Timed_output.cTimed_output.h
Timed_output.h文件分析：
structtimed_output_dev{
constchar *name;
void (*enable)(structtimed_output_dev*sdev,inttimeout);
int (*get_time)(structtimed_output_dev*sdev);
structdevice *dev;
int index;
int state;
};
externinttimed_output_dev_register(structtimed_output_dev*dev);
externvoidtimed_output_dev_unregister(structtimed_output_dev*dev);
Timed_output.h文件主要定义了一个结构体timed_output_dev设备结构体，该结构体表示一个具体的设备，
Name：代表TimeGPIO设备的名字，enable：为一个函数指针，主要用于设置定时器的过期时间，
Enable：用于获取离过期还剩余的时间。Index：为设备索引号，代表同一名字的设备的数量，state带表当前设备的状态值。
timed_output_dev_register，timed_output_dev_unregister这两个函数声明用于timed_output设备的注册和卸载。
Timed_output.c文件分析：
该文件主要用于向系统注册timed_output驱动程序框架，其中主要实现了Timed_output.h文件中定义的结构体及函数。
timed_output框架注册函数的实现，这个函数用于将驱动程序注册到kernel中，后面分析TimedGPIO驱动的具体实现时会调用此函数向系统注册TimedGPIO驱动。
inttimed_output_dev_register(structtimed_output_dev*tdev)
{
intret;
if(!tdev||!tdev->name||!tdev->enable||!tdev->get_time)
return-EINVAL;
ret=create_timed_output_class();调用此函数在sys/class下生成timed_output类
if(ret<0)
returnret;
tdev->index=atomic_inc_return(&device_count);
tdev->dev=device_create(timed_output_class,NULL,
MKDEV(0,tdev->index),NULL,tdev->name);
if(IS_ERR(tdev->dev))
returnPTR_ERR(tdev->dev);
ret=device_create_file(tdev->dev,&dev_attr_enable);
if(ret<0)
gotoerr_create_file;
dev_set_drvdata(tdev->dev,tdev);
tdev->state=0;
return0;
err_create_file:
device_destroy(timed_output_class,MKDEV(0,tdev->index));
printk(KERN_ERR"timed_output:Failedtoregisterdriver%s\n",
tdev->name);
returnret;
}
此函数用于在sys/class下面创建类，类的名字为timed_output
staticintcreate_timed_output_class(void)
{
if(!timed_output_class){
timed_output_class=class_create(THIS_MODULE,"timed_output");
if(IS_ERR(timed_output_class))
returnPTR_ERR(timed_output_class);
atomic_set(&device_count,0);
}
return0;
}
其中下面两个函数最为关键，是内核空间和用户空间的传值过程的具体实现函数，
enable_show函数调用get_time函数并将返回的剩余时间写入buf并传递到用户空间。
staticssize_tenable_show(structdevice*dev,structdevice_attribute*attr,
char*buf)
{
structtimed_output_dev*tdev=dev_get_drvdata(dev);
intremaining=tdev->get_time(tdev);
returnsprintf(buf,"%d\n",remaining);
}
enable_store函数用于将用户空间传递来的buf值写入内核空间。
staticssize_tenable_store(
structdevice*dev,structdevice_attribute*attr,
constchar*buf,size_tsize)
{
structtimed_output_dev*tdev=dev_get_drvdata(dev);
intvalue;
if(sscanf(buf,"%d",&value)!=1)
return-EINVAL;
tdev->enable(tdev,value);
returnsize;
}
Timed_gpio.h文件分析：
#ifndef_LINUX_TIMED_GPIO_H
#define_LINUX_TIMED_GPIO_H
#defineTIMED_GPIO_NAME"timed-gpio"//Time_GPIO驱动的名字，将显示在/sys/class/timed_output目录下
structtimed_gpio{
constchar*name;//GPIO的名字
unsigned gpio;//具体的GPIO管脚
int max_timeout;//最大的超时时间
u8 active_low;//IO口电平状态表示位
};
timed_gpio结构体仅用于定义单个的GPIO的相关信息
gpio_platform_data结构体用于定义一组GPIO的相关信息
structtimed_gpio_platform_data{
int num_gpios;
structtimed_gpio*gpios;
};
#endif
下面将分析具体的Timed_gpio驱动程序
timed_gpio_driver定义如下：
该函数指明了具体的初始化函数（pore）和移除函数（remove）以及驱动的名字额模块。
staticstructplatform_drivertimed_gpio_driver={
.probe =timed_gpio_probe,
.remove =timed_gpio_remove,
.driver ={
.name =TIMED_GPIO_NAME,
.owner =THIS_MODULE,
},
};
调用platform_driver_register函数向kernel注册平台驱动
staticint__inittimed_gpio_init(void)
{
returnplatform_driver_register(&timed_gpio_driver);
}
timed_gpio探测函数
staticinttimed_gpio_probe(structplatform_device*pdev)
{
structtimed_gpio_platform_data*pdata=pdev->dev.platform_data;
structtimed_gpio*cur_gpio;
structtimed_gpio_data*gpio_data,*gpio_dat;
inti,j,ret=0;
if(!pdata)
return-EBUSY;//为pdata->num_gpios个GPIO分配内存空间
gpio_data=kzalloc(sizeof(structtimed_gpio_data)*pdata->num_gpios,
GFP_KERNEL);
if(!gpio_data)
return-ENOMEM;
for(i=0;i<pdata->num_gpios;i++){
cur_gpio=&pdata->gpios[i];
gpio_dat=&gpio_data[i];
hrtimer_init(&gpio_dat->timer,CLOCK_MONOTONIC,//初始化定时器
HRTIMER_MODE_REL);
gpio_dat->timer.function=gpio_timer_func;//定时器回调函数
spin_lock_init(&gpio_dat->lock);
gpio_dat->dev.name=cur_gpio->name;
gpio_dat->dev.get_time=gpio_get_time;
gpio_dat->dev.enable=gpio_enable;
ret=gpio_request(cur_gpio->gpio,cur_gpio->name);//申请GPIO
if(ret>=0){
ret=timed_output_dev_register(&gpio_dat->dev);//调用timed_output框架注册函数
if(ret<0)
gpio_free(cur_gpio->gpio);
}
if(ret<0){
for(j=0;j<i;j++){
timed_output_dev_unregister(&gpio_data[i].dev);
gpio_free(gpio_data[i].gpio);
}
kfree(gpio_data);
returnret;
}
gpio_dat->gpio=cur_gpio->gpio;
gpio_dat->max_timeout=cur_gpio->max_timeout;
gpio_dat->active_low=cur_gpio->active_low;
gpio_direction_output(gpio_dat->gpio,gpio_dat->active_low);//初始化GPIO的输出值
}
platform_set_drvdata(pdev,gpio_data);
return0;
}
初始化过程：
1.首先调用kzalloc函数为GPIO分配内存空间
2.调用hrtimer_init函数初始化化内核定时器
3.设置GPIO的enable函数为gpio_enable
4.设置GPIO的get_time函数为gpio_get_time
5.调用timed_output_dev_register函数注册设备驱动。
6.初始化timed_gpio_data结构体
7.调用gpio_direction_output函数设置GPIO的初始值。
GPIO驱动移除函数,调用timed_output_dev_unregister卸载驱动程序
staticinttimed_gpio_remove(structplatform_device*pdev)
{
structtimed_gpio_platform_data*pdata=pdev->dev.platform_data;
structtimed_gpio_data*gpio_data=platform_get_drvdata(pdev);
inti;
for(i=0;i<pdata->num_gpios;i++){
timed_output_dev_unregister(&gpio_data[i].dev);
gpio_free(gpio_data[i].gpio);
}
kfree(gpio_data);
return0;
}
功能回调函数gpio_timer_func分析：定时器超时后将执行此函数，此函数根据active_low的值来设置GPIO的高低电平。
staticenumhrtimer_restartgpio_timer_func(structhrtimer*timer)
{
structtimed_gpio_data*data=
container_of(timer,structtimed_gpio_data,timer);
gpio_direction_output(data->gpio,data->active_low?1:0);
returnHRTIMER_NORESTART;
}
gpio_enable函数为关键函数接受用户空间传过来的value值用于在一定时间里控制GPIO
staticvoidgpio_enable(structtimed_output_dev*dev,intvalue)
{
structtimed_gpio_data *data=
container_of(dev,structtimed_gpio_data,dev);
unsignedlong flags;
spin_lock_irqsave(&data->lock,flags);
/*cancelprevioustimerandsetGPIOaccordingtovalue*/
hrtimer_cancel(&data->timer);
gpio_direction_output(data->gpio,data->active_low?!value:!!value);
if(value>0){
if(value>data->max_timeout)
value=data->max_timeout;
//启动定时器函数
hrtimer_start(&data->timer,
ktime_set(value/1000,(value%1000)*1000000),
HRTIMER_MODE_REL);
}
spin_unlock_irqrestore(&data->lock,flags);
}
到这里相信大家对TimeGPIO驱动已经用了深刻的印象和认识。下面将用一幅图来说明整个TimeGPIO驱动的调用过程。以总结回顾前面的分析。
读者可以根据我的分析结合源代码具体了解每一步的调用过程。
注：以上整个过程实现了并创建了设备节点/sys/class/timed_output/timed-gpio
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