内核版本linux3.0
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你在下面的程序中找到这个nt led[LED_NUM] = {5,6,7,8}; /* Four LEDs use GPB5,GPB6,GPB8,GPB10 */，
因为我们的led是在GPBIO5、6、7、8这个几个端口，结合你自己的情况修改，其他的不用改
（如果你文件拷贝到你的vim上格式多乱了的话，教你一个快速的方法：在命令行模式下连续按下gg=G这上个字符就能帮你自动调整格式）
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#include <linux/module.h> /* Every Linux kernel module must include this head */
#include <linux/init.h> /* Every Linux kernel module must include this head */
#include <linux/kernel.h> /* printk() */
#include <linux/fs.h> /* struct fops */
#include <linux/errno.h> /* error codes */
#include <linux/cdev.h> /* cdev_alloc() */
#include <asm/io.h> /* ioremap() */
#include <linux/ioport.h> /* request_mem_region() */
#include <asm/ioctl.h> /* Linux kernel space head file for macro _IO() to generate ioctl command */
#ifndef __KERNEL__
#include <sys/ioctl.h> /* User space head file for macro _IO() to generate ioctl command */
#endif
//#include <linux/printk.h> /* Define log level KERN_DEBUG, no need include here */
#define DRV_AUTHOR "Guo Wenxue <guowenxue@gmail.com>"
#define DRV_DESC "S3C24XX LED driver"
#define DEV_NAME "led" //定义设备名称
#define LED_NUM 4 //定义设备数量
/* Set the LED dev major number */
//#define LED_MAJOR 79
#ifndef LED_MAJOR
#define LED_MAJOR 0//定义默认的主设备号为0，一般这个定义的设备号是固定不可用的，但是这为自动分配主设备号的逻辑提供了方便。
#endif
#define DRV_MAJOR_VER 1
#define DRV_MINOR_VER 0
#define DRV_REVER_VER 0
#define DISABLE 0//使能或禁用某个特性的宏
#define ENABLE 1//使能或禁用某个特性的宏
#define GPIO_INPUT 0x00 //宏定义 GPIO输入模式用0代替
#define GPIO_OUTPUT 0x01 //宏定义 GPIO输出模式用1代替
#define PLATDRV_MAGIC 0x60
#define LED_OFF _IO (PLATDRV_MAGIC, 0x18)
//#define __IO volatile 的作用就是指示编译器不要因优化而省略此指令，必须每次都直接读写其值。
#define LED_ON _IO (PLATDRV_MAGIC, 0x19)
/*上面的3行代码的意思是定义了一个魔数。
魔数有着特殊的功能。
我们定义了led_on和led_off，但是这个宏定义可能和系统的别的重复，因此我们采用魔数机制，
定义一个系统未用的魔数，然后让魔数生成我们定义的led_on和led_off，
这样，我们的定义就不会和系统的相同了。*/
#define S3C_GPB_BASE 0x56000010 //定义led GPB引脚控制寄存器的基址
#define GPBCON_OFFSET 0 //定义GPBCON偏移地址 （GPBCON是用来选定引脚并设置输入或者输出模式）
#define GPBDAT_OFFSET 4 // 定义GPBDAT偏移地址
//GPBDAT寄存器用于读/写 引脚数据;
//当引脚被设为输入时，读此寄存器可知相应引脚的电平状态是高还是低；
//当引脚被设为输出时，写此寄存器相应位可以令此引脚输出高电平或是低电平。*/
#define GPBUP_OFFSET 8 // 定义GPBUP偏移地址
//某位为1时，相应引脚无内部上拉电阻；
//为0时，相应引脚使用内部上拉电阻。
//上拉电阻的作用在于：
//当GPIO引脚处于第三态（即不是输出高电平，也不是输出低电平，而是呈高阻态，即相当于没接芯片）时，
//它的电平状态由上拉电阻、下拉电阻确定。
#define S3C_GPB_LEN 0x10 /* 0x56000010~0x56000020 */ //GPB寄存器的内存地址总长度
int led[LED_NUM] = {5,6,8,10}; /* Four LEDs use GPB5,GPB6,GPB8,GPB10 */
static void __iomem *s3c_gpb_membase; //定义s3c_gpb_membase为void __iomem*类型指针 ，在后面用来保存映射后的虚拟基地址。
/*__iomem是linux2.6.9内核中加入的特性。
这个是用来表示这个指针是指向一个I/O的内存空间。
主要是为了驱动程序的通用性考虑。
由于不同的CPU体系结构对I/O空间的表示可能不同。
当使用__iomem时，编译器会忽略对变量的检查（因为用的是void __iomem）。
若要对它进行检查，当__iomem的指针和正常的指针混用时，就会发出一些警告。
*/
#define s3c_gpio_write(val, reg) __raw_writel((val), (reg)+s3c_gpb_membase)
#define s3c_gpio_read(reg) __raw_readl((reg)+s3c_gpb_membase)
//定义2个宏，作用是分别是将gpio（GPBCON,GPNDAT,GPBUP...）设置为某值和读gipo的值
//Linux对I/O的操作都定义在asm/io.h中，相应的在arm平台下，就在asm-arm/io.h中
//#define __raw_readl(a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned int __force *)(a))
//#define __raw_writel(v,a) (__chk_io_ptr(a), *(volatile unsigned int __force *)(a) = (v))
/*在include\linux\compiler.h中：
#ifdef __CHECKER__
……
extern void __chk_io_ptr(void __iomem *);
#else
……
# define __chk_io_ptr(x) (void)0
……
#endif
__raw_readl(a)展开是：((void)0, *(volatile unsigned int _force *)(a))。
在定义了__CHECKER__的时候先调用__chk_io_ptr检查该地址，否则__chk_io_ptr什么也不做，
* (volatile unsigned int _force *)(a)就是返回地址为a处的值。
(void)xx的做法有时候是有用的，例如编译器打开了检查未使用的参数的时候需要将没有用到的参数这么弄一下才能 编译通过。
*/
int dev_count = ARRAY_SIZE(led); //设备个数定义赋值给dev_count
int dev_major = LED_MAJOR; //主设备号定义赋值给dev_major
int dev_minor = 0; //次设备定义号赋值0
int debug = DISABLE; //出错定义赋值
static struct cdev *led_cdev; //定义一个cdev类型的结构体指针，cdev是内核中表示字符设备的一个结构体
static int s3c_hw_init(void) //硬件初始化函数
{
int i;
volatile unsigned long gpb_con, gpb_dat, gpb_up;//分别定义gob_con gpb_dat gpb_up变量，因为是保存寄存器地址的所以要用volatile类型，防止被优化。
if(!request_mem_region(S3C_GPB_BASE, S3C_GPB_LEN, "s3c2440 led"))
//request_mem_region这个宏是为申请I/O内存的函数
//#define request_mem_region(start,n,name) __request_region(&iomem_resource, (start), (n), (name))
//其中，参数start是I/O内存资源的起始物理地址（是CPU在RAM物理地址空间中的物理地址），
//参数n指定I/O内存资源的大小。
//在请求IO内存资源成功后，开始用ioremap进行映射操作.
{
return -EBUSY;
}
//判断是否申请失败，如果硬件资源被占据着则返回-EBUSY.成功则往下执行。
if( !(s3c_gpb_membase=ioremap(S3C_GPB_BASE, S3C_GPB_LEN)) )
//ioremap用来将IO资源的物理地址映射到内核虚地址空间
//因为void * __ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size, unsigned long flags),所以用前面定义的void__iomem *s3c_gpb_membase这个变量来保存。
{
release_mem_region(S3C_GPB_BASE, S3C_GPB_LEN);//若映射失败则，释放指定的I/O内存资源。
return -ENOMEM;
}
//内存申请成功切地址映射成功则进行对各个寄存器的操作
for(i=0; i<dev_count; i++)
{
/* Set GPBCON register, set correspond GPIO port as input or output mode */
gpb_con = s3c_gpio_read(GPBCON_OFFSET); //读取GPBCON的虚拟地址并保存在gpb_con中
gpb_con &= ~(0x3<<(2*led[i])); /* Clear the correspond LED GPIO configure register 先将相应的led的gpio引脚复位清零*/
gpb_con |= GPIO_OUTPUT<<(2*led[i]); /* Set the correspond LED GPIO as output mode 然后将相应的led的gpio引脚设置为输出模式*/
s3c_gpio_write(gpb_con, GPBCON_OFFSET);//再将设置好的GPBCON引脚信息写入寄存器中
/* Set GPBUP register, set correspond GPIO port pull up resister as enable or disable */
gpb_up = s3c_gpio_read(GPBUP_OFFSET);//读取GPBUP的虚拟地址并保存在gpb_up中
//gpb_up &= ~(0x1<<led[i]); /* Enable pull up resister */
gpb_up |= (0x1<<led[i]); /* Disable pull up resister 关闭相应的led的gpbio引脚的上拉电阻*/
s3c_gpio_write(gpb_up, GPBUP_OFFSET);//将设置好的GPBUP引脚信息写入寄存器中
/* Set GPBDAT register, set correspond GPIO port power level as high level or low level */
gpb_dat = s3c_gpio_read(GPBDAT_OFFSET);//读取GPBDAT的虚拟地址并保存在gpb_dat中
//gpb_dat &= ~(0x1<<led[i]); /* This port set to low level, then turn LED on */
gpb_dat |= (0x1<<led[i]); /* This port set to high level, then turn LED off 将这个引脚的电平拉高*/
s3c_gpio_write(gpb_dat, GPBDAT_OFFSET);//将设置好的GPBDAT引脚信息写入寄存器中
}
return 0;
}
/*上面这个函数中最难懂的就是IO设备端口被映射到内存空间。物理地址被转化为虚拟地址。
因为linux内核访问IO端口这里用的是内存映射方式，完成映射后内核通过对映射后的内存地址操作从而完成对IO端口的操作*/
static void turn_led(int which, unsigned int cmd) //使能哪一盏led的函数
{
volatile unsigned long gpb_dat;
gpb_dat = s3c_gpio_read(GPBDAT_OFFSET);
//设置gpb_dat变量来存储GPBDAT的在内存中的虚拟地址
if(LED_ON == cmd)//判断命令是否打开led
{
gpb_dat &= ~(0x1<<led[which]); /* Turn LED On 将gpb_dat引脚电平拉低*/
}
else if(LED_OFF == cmd)// 判断命令是否关闭led
{
gpb_dat |= (0x1<<led[which]); /* Turn LED off 将gpb_dat引脚电平拉高*/
}
s3c_gpio_write(gpb_dat, GPBDAT_OFFSET);//设置好的GPBDAT引脚信息写入内存
}
static void s3c_hw_term(void) //调用LED结束后释放所占内存资源及设置相应GPIO引脚关闭LED
{
int i;
volatile unsigned long gpb_dat;
for(i=0; i<dev_count; i++)
{
gpb_dat = s3c_gpio_read(GPBDAT_OFFSET);
gpb_dat |= (0x1<<led[i]); /* Turn LED off */
s3c_gpio_write(gpb_dat, GPBDAT_OFFSET);
} //设置相应的GPBDAT引脚信息，使LED不通
release_mem_region(S3C_GPB_BASE, S3C_GPB_LEN);//释放指定的IO内存资源
iounmap(s3c_gpb_membase);//iounmap函数用于取消ioremap（）所做的映射
}
static int led_open(struct inode *inode, struct file *file)//led亮后打印此灯已经亮的函数。
{
int minor = iminor(inode);//获得设备次设备号即第几盏灯
file->private_data = (void *)minor;//获得这盏灯的设备属性
/*private_data用于在系统调用期间保存各种状态信息*/
printk(KERN_DEBUG "/dev/led%d opened.\n", minor);
return 0;
}
static int led_release(struct inode *inode, struct file *file)//led灯灭后打印此灯已经灭的函数
{
printk(KERN_DEBUG "/dev/led%d closed.\n", iminor(inode));
return 0;
}
//内核中用inode结构表示具体的文件，而用file结构表示打开的文件描述符。
//struct file代表一个打开的文件，在执行file_operation中的open操作时被创建，
//这里需要注意的是与用户空间inode指针的区别，一个在内核，而file指针在用户空间，由c库来定义。
//struct inode被内核用来代表一个文件，注意和struct file的区别，struct inode一个是代表文件，struct file一个是代表打开的文件
static void print_help(void) //打印提示信息函数
{
printk("Follow is the ioctl() commands for %s driver:\n", DEV_NAME);
//printk("Enable Driver debug command: %u\n", SET_DRV_DEBUG);
printk("Turn LED on command : %u\n", LED_ON);
printk("Turn LED off command : %u\n", LED_OFF);
return;
}
static long led_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)//led 中断控制函数
{
int which = (int)file->private_data;
switch (cmd)
{
case LED_ON:
turn_led(which, LED_ON);
break;
case LED_OFF:
turn_led(which, LED_OFF);
break;
default:
printk(KERN_ERR "%s driver don't support ioctl command=%d\n", DEV_NAME, cmd);
print_help();
break;
}//实现第几盏灯亮或灭的
return 0;
}
static struct file_operations led_fops = //结构体file_operations在头文件 linux/fs.h中定义，用来存储驱动内核模块提供的对设备进行各种操作的函数的指针.
//在这里你可以将你对自己设备要进行的操作赋值给这个结构体中的相关函数指针，则系统将会完成这些动作。
{
.owner = THIS_MODULE,// 指向拥有该结构的模块的指针，避免正在操作时被卸载，一般为初始化为THIS_MODULES
.open = led_open,//传递led_open函数打开设备
.release = led_release,//传递led_release函数关闭设备
.unlocked_ioctl = led_ioctl,// 传递中断函数，不使用BLK的文件系统，将使用此种函数指针代替ioctl
};
static int __init s3c_led_init(void)//在内核中初始化led驱动，底层函数.
{
int result;
dev_t devno;
if( 0 != s3c_hw_init() )//判断硬件是否初始化成功
{
printk(KERN_ERR "s3c2440 LED hardware initialize failure.\n");
return -ENODEV;
}
/* Alloc the device for driver */
if (0 != dev_major) /* Static 静态获得设备编号并注册*/
{
devno = MKDEV(dev_major, 0);//将主设备号和次设备号转换成dev_t类型
result = register_chrdev_region (devno, dev_count, DEV_NAME);//静态注册字符设备编号
}
else
{
result = alloc_chrdev_region(&devno, dev_minor, dev_count, DEV_NAME);//动态注册字符设备编号
dev_major = MAJOR(devno);//获得设备主设备号
}
/* Alloc for device major failure */
if (result < 0)
{
printk(KERN_ERR "S3C %s driver can't use major %d\n", DEV_NAME, dev_major);
return -ENODEV;
}
printk(KERN_DEBUG "S3C %s driver use major %d\n", DEV_NAME, dev_major);//设备号分配失败则打印错误
if(NULL == (led_cdev=cdev_alloc()) )
{
printk(KERN_ERR "S3C %s driver can't alloc for the cdev.\n", DEV_NAME);
unregister_chrdev_region(devno, dev_count);
return -ENOMEM;
}//cdev_alloc它主要完成了空间的申请和简单的初始化操作，分配一个cdev(在内核中代表字符设备),如果失败了则打印出错并释放分配的设备号
led_cdev->owner = THIS_MODULE;
cdev_init(led_cdev, &led_fops);//初始化cdev的file_operation
result = cdev_add(led_cdev, devno, dev_count);//cdev_add为注册设备函数，通常发生在驱动模块的加载函数中，并将返回值传递给result，为0则成功.
if (0 != result)
{
printk(KERN_INFO "S3C %s driver can't reigster cdev: result=%d\n", DEV_NAME, result);
goto ERROR;//注册失败则打印错误并跳转到出错处理.
}
printk(KERN_ERR "S3C %s driver[major=%d] version %d.%d.%d installed successfully!\n",
DEV_NAME, dev_major, DRV_MAJOR_VER, DRV_MINOR_VER,DRV_REVER_VER);
return 0;//注册成功则打印设备的信息.
ERROR:
printk(KERN_ERR "S3C %s driver installed failure.\n", DEV_NAME);
cdev_del(led_cdev);//注销设备，通常发生在驱动模块的卸载函数中
unregister_chrdev_region(devno, dev_count);//释放注册的设备号
return result;
}
static void __exit s3c_led_exit(void)//内核中注销led驱动的底层函数
{
dev_t devno = MKDEV(dev_major, dev_minor);//获得设备号
s3c_hw_term();//调用s3c_hw_term函数，设置相应GPIO引脚和释放IO内存
cdev_del(led_cdev);//注销设备
unregister_chrdev_region(devno, dev_count);//释放注册的设备号
printk(KERN_ERR "S3C %s driver version %d.%d.%d removed!\n",
DEV_NAME, DRV_MAJOR_VER, DRV_MINOR_VER,DRV_REVER_VER);
return ;
}
/* These two functions defined in <linux/init.h> */
module_init(s3c_led_init);//加载内核模块的宏，即加载led驱动。
module_exit(s3c_led_exit);//退出内核模块的宏，即卸载led驱动
module_param(debug, int, S_IRUGO);//指定模块参数，用于在加载模块时或者模块加载以后传递参数给模块。
module_param(dev_major, int, S_IRUGO);
MODULE_AUTHOR(DRV_AUTHOR);
MODULE_DESCRIPTION(DRV_DESC);
MODULE_LICENSE("GPL");
/*小结: 在linux下，所有的设备，都是以文件的形式存在的。都存在在/dev目录下。在/dev目录下的每个文件都对应一个设备。有字符设备，块设备和网络设备等等。
所以上面我们很多的操作其实都是对文件的操作。最重要的3个结构体file_operations file inode. file_operations其实就是连接设备和驱动之间的桥梁，file代表打开的文件，在执行file_operation中的open操作时被创建，当然操作的时候你能同时操作多个文件那么就会存在多个file文件结构，inode中文翻译是“索引节点的意思”，
用来存储文件信息的，相当于我们书的目录一样，所以它只能存在一个并没有多个。我就在想这里的inode和mknod之间有没有联系了。
具体这3个结构体的联系我还不是很清楚，里面的函数和结构体我觉得应该是与系统调用的这些函数有关。因为内核是系统启动前要加载的，而驱动又是加载到内核中去的，
这个时候库函数应该都还没有，但是系统调用就是内核提供的一些函数，可以处理一些需求。就比如上面有个static int led_release(struct inode *inode, struct file *file）
函数，传的参数就是inode file结构体的参数，里面就使用了系统调用的printk函数。ps：对面这个函数我想到了一个例子，比如我们要出一本书，首先要先写内容吧，即函数，
然后每一页就是一个file，最后书装订好了后要写目录了即inode。读一本书我们是先看目录（即需要传入inode，目录就是inode），
找我们需要的一页（即传入的file），里面的内容就是这些函数。不过我还是觉得自己想得太抽象了，很牵强。
注册设备驱动的流程为：1.初始化硬件设备 2.注册主次设备号 3.定义fileoperations 4.在内核中定义cdev，5.在内核中加入定义好的cdev.
在第一步中要做的最难懂的其实就是硬件物理地址到虚拟地址的转化，这里用到了内存映射的方法，因为linux内核访问IO端口这里用的是内存映射方式，
完成映射后内核通过对映射后的内存地址操作从而完成对IO端口的操作。ps：void __iomem 类型的指针还是很抽象，还是不懂。
然后后面的操作其实就是内核中的注册问题，这个时候就需要对那3个结构体十分熟悉了，然后cdev也是个比较难懂的东西，每个字符驱动由一个 cdev 结构来表示。
因为这个.c文件文件驱动和设备是在一起的，所以这样就让我觉得很抽象，在我脑子中觉得设备是设备驱动是驱动，比较难看懂这个。
最后我觉得注释了这个文件让我知道了很多的概念和一些宏观的过程，但是这些都是比较独立存在的，没有用一根线来串起来，让我脑子清晰。
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