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第8章 驱动设计的思想

8.1 面向对象​

  • 字符设备驱动程序抽象出一个file_operations结构体；
  • 我们写的程序针对硬件部分抽象出led_operations结构体。

8.2 分层​

上下分层，比如我们前面写的LED驱动程序就分为2层：

  1. 上层实现硬件无关的操作，比如注册字符设备驱动：leddrv.c
  2. 下层实现硬件相关的操作，比如board_A.c实现单板A的LED操作

图 8.1 led的分层

8.3 分离​

还能不能改进？分离。

在board_A.c中，实现了一个led_operations，为LED引脚实现了初始化函数、控制函数：

static struct led_operations board_demo_led_opr = {
	.num  = 1,
	.init = board_demo_led_init,
	.ctl  = board_demo_led_ctl,
};

如果硬件上更换一个引脚来控制LED怎么办？你要去修改上面结构体中的init、ctl函数。

实际情况是，每一款芯片它的GPIO操作都是类似的。比如：GPIO1_3、GPIO5_4这2个引脚接到LED：

  1. GPIO1_3属于第1组，即GPIO1。
    1. 有方向寄存器DIR、数据寄存器DR等，基础地址是addr_base_addr_gpio1。
    2. 设置为output引脚：修改GPIO1的DIR寄存器的bit3。
    3. 设置输出电平：修改GPIO1的DR寄存器的bit3。
  2. GPIO5_4属于第5组，即GPIO5。
    1. 有方向寄存器DIR、数据寄存器DR等，基础地址是addr_base_addr_gpio5。
    2. 设置为output引脚：修改GPIO5的DIR寄存器的bit4。
    3. 设置输出电平：修改GPIO5的DR寄存器的bit4。

既然引脚操作那么有规律，并且这是跟主芯片相关的，那可以针对该芯片写出比较通用的硬件操作代码。

比如board_A.c使用芯片chipY，那就可以写出：chipY_gpio.c，它实现芯片Y的GPIO操作，适用于芯片Y的所有GPIO引脚。

使用时，我们只需要在board_A_led.c中指定使用哪一个引脚即可。程序结构如下：

图 8.2 程序结构

以面向对象的思想，在board_A_led.c中实现led_resouce结构体，它定义“资源”──要用哪一个引脚。

在chipY_gpio.c中仍是实现led_operations结构体，它要写得更完善，支持所有GPIO。

8.4 写示例代码​

使用GIT下载所有源码后，本节源码位于如下目录：

01_all_series_quickstart\

05_嵌入式Linux驱动开发基础知识\

source\02_led_drv\03_led_drv_template_seperate

程序仍分为上下结构：上层leddrv.c向内核注册file_operations结构体；下层chip_demo_gpio.c提供led_operations结构体来操作硬件。

下层的代码分为2个：chip_demo_gpio.c实现通用的GPIO操作，board_A_led.c指定使用哪个GPIO，即“资源”。

led_resource.h中定义了led_resource结构体，用来描述GPIO：

04 /* GPIO3_0 */
05 /* bit[31:16] = group */
06 /* bit[15:0]  = which pin */
07 #define GROUP(x) (x>>16)
08 #define PIN(x)   (x&0xFFFF)
09 #define GROUP_PIN(g,p) ((g<<16) | (p))
10
11 struct led_resource {
12      int pin;
13 };
15 struct led_resource *get_led_resouce(void);

board_A_led.c指定使用哪个GPIO，它实现一个led_resource结构体，并提供访问函数：

02 #include "led_resource.h"
03
04 static struct led_resource board_A_led = {
05      .pin = GROUP_PIN(3,1),
06 };
07
08 struct led_resource *get_led_resouce(void)
09 {
10      return &board_A_led;
11 }

chip_demo_gpio.c中，首先获得board_A_led.c实现的led_resource结构体，然后再进行其他操作，请看下面第26行：

20 static struct led_resource *led_rsc;
21 static int board_demo_led_init (int which) /* 初始化LED, which-哪个LED */
22 {
23      //printk("%s %s line %d, led %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, which);
24      if (!led_rsc)
25      {
26              led_rsc = get_led_resouce();
27      }

8.5 课后作业​

使用“分离”的思想，去改造前面写的LED驱动程序：实现led_resouce，在里面可以指定要使用哪一个LED；改造led_operations，让它能支持更多GPIO。

**注意：**作为练习，led_operations结构体不需要写得很完善，不需要支持所有GPIO，你可以只支持若干个GPIO即可。