設計和編寫裝置驅動的一般方法

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Linux裝置驅動的設計一般可以遵循以下幾個步驟。

一、datasheet和原理圖

閱讀和深刻了解裝置晶片的datasheet對第一個步驟裡面最重要的組成部分，裝置驅動就是datasheet的最直覺表達，隻有在深刻了解的datasheet的基礎之上，才有可能設計和開發出優秀的裝置驅動。另外，在一定程度上，datasheet是你做驅動軟體的需求文檔。你做軟體總該有個需求吧，那麼這裡談到的datasheet就是驅動軟體的最好的、最清楚的需求分析。是以，在沒有了解datasheet之前就着手做驅動，那結果是可想而知的。

二、搭建起裝置驅動的架構

了解了 datasheet 之後，先不要急着去編寫代碼，你首先應該做的就是給你将要寫的驅動程式設計一個架構。那麼這裡的架構應該依據什麼搭建呢？具體怎麼搭建呢？

一般的，從USB驅動到I2C驅動，從SPI驅動到序列槽驅動，從PCI驅動到DMA驅動，等等，不管是什麼類型的驅動，它總有一種或者幾種基本固定的套路供你選擇。如果你打算寫一個touch驅動，而這個touch挂接在I2C上，那麼你就依據I2C裝置編寫的一一種固定套路先搭建架構。具體如何搭建，這裡就給出I2C裝置驅動編寫的一種固定套路給大家。

1、建立一個i2c_driver

static struct i2c_driver XXXX_driver = {

    .driver = {

    .name= "XXXX"，

    }，

    .probe = XXXX_probe，

    .remove = XXXX_remove，

    .id_table = XXXX_id，

};

2、注冊i2c_driver

static int __init XXXX_init（void）

{

    return i2c_add_driver（&XXXX_driver）;

}

module_init（XXXX_init）;

注冊i2c_driver的過程，實際上是将driver注冊到i2c_bus_type的總線上。此總線的比對規則是：

static const struct i2c_device_id *i2c_match_id（const struct i2c_device_id *id，

                 const struct i2c_client *client）

{

                while （id->name[0]） {

                        if （strcmp（client->name， id->name） == 0）

                                return id;

                        id++;

                }

                return NULL;

}

上面代碼實際上是利用i2c_client的名稱和id_table中的名稱做比對的。這裡的id_table為：

static const struct i2c_device_id XXXX_id[] = {

                { "XXXX346"， 8， }，

                { "XXXX353"， 16， }，

                { "XXXX388"， 8， }，

                { "XXXX399"， 16， }，

                { "XXXX542"， 8， }，

                { "XXXX551"， 16， }，

                { "XXXX572"， 8， }，

                { }

        };

3 、注冊i2c_board_info

對于Probe方法，都要在平台代碼中要完成i2c_board_info的注冊。辦法如下：

static struct i2c_board_info __initdata tmp_i2c_devices[] = {

{

        I2C_BOARD_INFO（"XXXX9555"， 0x27），//XXXX9555為晶片名稱，0x27為晶片位址

        .platform_data = &XXXX9555_data，

}，

{

        I2C_BOARD_INFO（"mt9v022"， 0x48），

        .platform_data = &iclink[0]，

}，

{

        I2C_BOARD_INFO（"mt9m001"， 0x5d），

        .platform_data = &iclink[0]，

}，

};

i2c_register_board_info（0，tmp_i2c_devices，

ARRAY_SIZE（tmp_i2c_devices））; 

i2c_client是在注冊過程中建立的。

4 、調用i2c擴充卡來完成資料傳輸

int （*master_xfer）（struct i2c_adapter *adap，struct i2c_msg *msgs，int num）;

master_xfer要通過調用i2c_transfer來完成傳輸。

int i2c_transfer（struct i2c_adapter * adap， struct i2c_msg *msgs， int num）;

5 、 字元驅動注冊

I2C裝置驅動的Probe方法，字元驅動的添加位置在XXXX_probe中。

static int __devinit XXXX_probe（struct i2c_client *client，const struct i2c_device_id *id）

{

if（XXXX_major）{

                                         Result = register_chrdev_region（XXXX_dev，1，"XXXX"）;

                                 } else {

                                         result = alloc_chrdev_region（&XXXX_dev，0，1，"XXXX"）;

                                         XXXX_major=MAJOR（XXXX_dev）;

                                 }

                                 if （result < 0） {

                                        printk（KERN_NOTICE "Unable to get XXXX region， error ％d\n"， result）;

                                        return result;

                                 }

                                        XXXX_setup_cdev（chip，0）;                         

}

6 、字元裝置驅動的建構

struct file_operations XXXX_fops = {

                .owner = THIS_MODULE，

                .ioctl = XXXX_ioctl，

                .open = XXXX_open，

                .release = XXXX_release，

        };

7 、删除i2c_driver

static void __exit XXXX_exit（void）

{

                i2c_del_driver（&XXXX_driver）;

}

module_exit（XXXX_exit）;

8 、 删除字元裝置驅動

static int __devinit XXXX_remove （struct i2c_client *client）

{

}

// 注：總之，你要編寫什麼類型的驅動，首先根據實際情況搭建好架構。

三、填充架構

搭建好裝置驅動程式的架構之後，你應該做的就是根據實際情況往架構裡面填充内容了。填充内容可以分為兩個層次的填充，分别是：

1、和上層應用打交道的内容

主要包括：

1)  基于devfs實作檔案操作結構體（file_operations）中的函數，目的是給上層提供系統調用（system call）

2)  通過procfs或者sysfs給上層應用提供不同種類的接口

3)  向虛拟檔案系統（VFS）注冊或者登出（添加或者删除）裝置驅動，等等。

2、和主要以及裝置晶片打交道的内容

1)  依據主要、裝置晶片的datasheet以及開發闆原理圖，做以下填充：

2)  定義裝置驅動的頭檔案

3)  填充系統調用中和裝置晶片直接打交道的部分

4)  編寫裝置驅動程式電源管理子產品

5)  配置好I/O口的功能，等等。

 四、開始裝置驅動的調試

一般的，裝置驅動的調試都會經曆如下幾個步驟：

1、把裝置驅動的代碼添加進kernel （注意：不同的方案提供商給出的添加方法是不同的）。傳統架構的話，就很簡單了，一般都會涉及到以下幾步：

(1)建立裝置驅動目錄  ； (2)添加頭檔案  ；(3)建立目前目錄的Makefile

(4)建立上層目錄的Makefile  ；(5)在上層目錄添加Kconfig選項  ；  (6)在闆檔案添加對應項。   

(7)如果不想每次都用menuconfig配置，就在kernel/arch/arm/configs/XXX_defconfig裡面添加編譯項

2、使得添加進去的裝置驅動可以編譯通過

裝置驅動添加進來之後，一般的，都需要你添加、删除、修改一些内容，才能保證其編譯通過。如果是調試，這裡可能改動不大，因為

驅動檔案一般是由晶片原廠提供的，他們已經修改的基本可以編譯通過了。但如果是移植，在這裡花費的精力一般是比較大的，這會在

後文中的附加說明裡面提及到。

3、檢查裝置驅動是否正常初始化

進行到這一步，你需要檢查裝置驅動是否可以順利初始化，這個很簡單，你隻需要在裝置驅動的probe函數或者init函數裡面添加一條打

印資訊即可在序列槽觀察是否有列印，如果沒有列印，說明驅動根本就沒有得到初始化。此時，你應該做兩件事情：

(1)首先，确定你的闆子以及貼了你要調試的裝置驅動所對應的晶片。

(2)其次，如果晶片确實貼上了，馬上檢查裝置驅動的添加是否有什麼問題，是否是闆檔案沒有修改好，是否驅動本身就沒有注冊好等等。

4、檢查應用程式是否可以正常使用

     如果驅動得到了正常的初始化，這時候你開始檢查該裝置驅動對應的應用程式是否可以正常使用。如果可以正常使用，那你太幸運了，這說明晶片

原廠為你考慮的很周到，你可以節省N多時間幹别的事兒了。但遺憾的是，往往事情不會這麼順利，當你檢查應用程式的時候，你發現應用程式沒

有做出應有的反應。

5、裝置驅動的“調”和“試”

     所謂“調”，就是你依據晶片datasheet和觀察與測量的結果，不斷地對裝置驅動 code進行添加、删除和修改。所謂“試”，就是你在添加、删除和

修改的同時要不斷地通過序列槽對回報資訊進行觀察，通過萬用表對各電源引腳電壓進行測量，通過示波器對晶片的時鐘（輸入的和輸出的）頻率、數

據信号的波形、某種總線信号的波形，等各個引腳進行測量（當然這裡測量的參考标準是晶片的datasheet了）。這裡應該養成一個好習慣，那就是

在測量各個引腳的同時，你最好建立一份excel表格，把各個引腳的電壓、波形等情況記錄下來，目的是在N多次修改之間作比較，也更有備忘的作用。

    這裡的“調”和“試”的過程是最耗時的，也是裝置驅動調試的最關鍵的步驟，是以你應該非常有耐心的走好這一步。還應該注意的是，裝置驅動的

調試不光是你一個人的事情，有時候你悶頭苦幹一個星期都不一定能搞定。是以，進行調試的同時，必須有一個硬體工程師配合你，因為驅動不能正常

運作也很有可能是硬體的設計纰漏導緻的。此外，不要閉門造車，畢竟你在一個大的開發團隊裡面，你需要及時和同僚進行有效的交流，避免走彎路。

最後，如果還是存在問題，你就得邀請晶片原廠的FAE過來喽。

6、自己對裝置驅動的測試

測試不光是測試員的事情，你必須保證自己調試的驅動可以運作穩定才可以送出代碼，發給測試員進行大量測試。測試自己調試的裝置驅動有以下幾種：

(1)利用系統裡面現有的應用程式進行測試；這個是最直接的測試，也省去了你自己編寫測試程式的時間。

(2)自己編寫linux應用程式來測試驅動；如果你對系統現有的應用程式不放心，或者不滿意，就自己編寫測試驅動吧。

(3)利用proc或者sys檔案系統的讀和寫函數

如果你在裝置驅動裡面添加了proc或者sys檔案系統的讀和寫函數，你就可以在指令行通過cat或者echo指令來對裝置驅動的各項參數進行手動測試。