《Linux设备驱动开发详解（第3版）》第18章 Linux驱动移植

标签：count off 18 dev cdev Linux 驱动 my 设备

18.1 驱动移植概述

驱动移植是指将为某个特定硬件平台或内核版本编写的设备驱动程序，经过修改和适配，使其能够在另一个硬件平台或内核版本上正常运行。这一过程需要深入了解目标平台的硬件特性、内核架构以及驱动接口的差异。驱动移植通常涉及到硬件相关代码的调整、内核接口的更新以及编译和调试等步骤。

18.2 基于ARM平台的驱动移植实例

假设我们有一个简单的字符设备驱动，最初是为x86平台编写的，现在要将其移植到ARM平台。

原x86平台字符设备驱动代码（简化示例）

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>

// 定义设备号
dev_t dev_num;
// 定义字符设备结构体
struct cdev my_cdev;
// 定义设备文件操作结构体
static struct file_operations my_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,
  .read = my_read,
  .write = my_write,
  .open = my_open,
  .release = my_release,
};

// 定义一个缓冲区用于存储数据
char buffer[1024];

// 字符设备的读函数
static ssize_t my_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *off) {
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件
    // buf: 用户空间缓冲区，用于接收数据
    // count: 用户期望读取的字节数
    // off: 文件偏移量

    size_t read_count = min(count, sizeof(buffer) - *off);
    if (copy_to_user(buf, buffer + *off, read_count)) {
        return -EFAULT;
    }
    *off += read_count;
    return read_count;
}

// 字符设备的写函数
static ssize_t my_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *off) {
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件
    // buf: 用户空间缓冲区，包含要写入的数据
    // count: 用户期望写入的字节数
    // off: 文件偏移量

    size_t write_count = min(count, sizeof(buffer) - *off);
    if (copy_from_user(buffer + *off, buf, write_count)) {
        return -EFAULT;
    }
    *off += write_count;
    return write_count;
}

// 字符设备的打开函数
static int my_open(struct inode *inode, struct file *filp) {
    // inode: 索引节点结构体指针，代表设备文件的索引节点
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件

    memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    return 0;
}

// 字符设备的释放函数
static int my_release(struct inode *inode, struct file *filp) {
    // inode: 索引节点结构体指针，代表设备文件的索引节点
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件

    // 这里可以进行一些清理操作，例如关闭设备相关资源
    return 0;
}

// 模块初始化函数
static int __init char_dev_init(void) {
    int ret;
    // 分配设备号
    ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, "my_char_dev");
    if (ret) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate device number\n");
        return ret;
    }

    // 初始化字符设备
    cdev_init(&my_cdev, &my_fops);
    my_cdev.owner = THIS_MODULE;

    // 添加字符设备到系统
    ret = cdev_add(&my_cdev, dev_num, 1);
    if (ret) {
        unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
        printk(KERN_ERR "Failed to add cdev\n");
        return ret;
    }

    printk(KERN_INFO "Character device registered successfully\n");
    return 0;
}

// 模块退出函数
static void __exit char_dev_exit(void) {
    // 从系统移除字符设备
    cdev_del(&my_cdev);
    // 释放设备号
    unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
    printk(KERN_INFO "Character device unregistered successfully\n");
}

module_init(char_dev_init);
module_exit(char_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

移植到ARM平台的修改

检查硬件差异：ARM平台可能有不同的寄存器地址、中断号等硬件相关信息。假设该字符设备驱动不涉及直接硬件访问，暂不需要针对硬件地址等进行修改。
编译选项调整：确保编译环境针对ARM平台进行设置。例如，在Makefile中修改交叉编译工具链路径。
内核接口兼容性：Linux内核在不同平台上的接口基本保持一致，但可能存在细微差异。这里暂未发现需要调整的内核接口。

经过上述检查，该驱动在ARM平台上理论上可以直接编译运行。实际情况中，如果涉及硬件访问，可能需要根据ARM平台的硬件手册调整相关代码。例如，如果设备使用特定的ARM中断控制器，需要修改中断申请和处理代码。

18.3 基于PowerPC平台的驱动移植实例

同样以这个字符设备驱动为例，将其移植到PowerPC平台。

硬件相关调整

地址对齐：PowerPC平台对内存地址对齐有特定要求。假设我们的缓冲区buffer在某些操作中需要特定对齐。

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/mm.h> // 用于内存管理相关函数

// 定义设备号
dev_t dev_num;
// 定义字符设备结构体
struct cdev my_cdev;
// 定义设备文件操作结构体
static struct file_operations my_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,
  .read = my_read,
  .write = my_write,
  .open = my_open,
  .release = my_release,
};

// 定义一个缓冲区用于存储数据，使用特定对齐方式分配内存
static char __aligned(64) buffer[1024];

// 字符设备的读函数
static ssize_t my_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *off) {
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件
    // buf: 用户空间缓冲区，用于接收数据
    // count: 用户期望读取的字节数
    // off: 文件偏移量

    size_t read_count = min(count, sizeof(buffer) - *off);
    if (copy_to_user(buf, buffer + *off, read_count)) {
        return -EFAULT;
    }
    *off += read_count;
    return read_count;
}

// 字符设备的写函数
static ssize_t my_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *off) {
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件
    // buf: 用户空间缓冲区，包含要写入的数据
    // count: 用户期望写入的字节数
    // off: 文件偏移量

    size_t write_count = min(count, sizeof(buffer) - *off);
    if (copy_from_user(buffer + *off, buf, write_count)) {
        return -EFAULT;
    }
    *off += write_count;
    return write_count;
}

// 字符设备的打开函数
static int my_open(struct inode *inode, struct file *filp) {
    // inode: 索引节点结构体指针，代表设备文件的索引节点
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件

    memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    return 0;
}

// 字符设备的释放函数
static int my_release(struct inode *inode, struct file *filp) {
    // inode: 索引节点结构体指针，代表设备文件的索引节点
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件

    // 这里可以进行一些清理操作，例如关闭设备相关资源
    return 0;
}

// 模块初始化函数
static int __init char_dev_init(void) {
    int ret;
    // 分配设备号
    ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, "my_char_dev");
    if (ret) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate device number\n");
        return ret;
    }

    // 初始化字符设备
    cdev_init(&my_cdev, &my_fops);
    my_cdev.owner = THIS_MODULE;

    // 添加字符设备到系统
    ret = cdev_add(&my_cdev, dev_num, 1);
    if (ret) {
        unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
        printk(KERN_ERR "Failed to add cdev\n");
        return ret;
    }

    printk(KERN_INFO "Character device registered successfully\n");
    return 0;
}

// 模块退出函数
static void __exit char_dev_exit(void) {
    // 从系统移除字符设备
    cdev_del(&my_cdev);
    // 释放设备号
    unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
    printk(KERN_INFO "Character device unregistered successfully\n");
}

module_init(char_dev_init);
module_exit(char_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

中断处理：如果设备使用中断，PowerPC平台的中断控制器和中断处理机制与原平台不同。假设设备使用中断，以下是修改后的中断相关代码示例（假设中断号为MY_IRQ）。

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/interrupt.h>

// 定义设备号
dev_t dev_num;
// 定义字符设备结构体
struct cdev my_cdev;
// 定义设备文件操作结构体
static struct file_operations my_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,
  .read = my_read,
  .write = my_write,
  .open = my_open,
  .release = my_release,
};

// 定义一个缓冲区用于存储数据，使用特定对齐方式分配内存
static char __aligned(64) buffer[1024];

// 中断处理函数
irqreturn_t my_irq_handler(int irq, void *dev_id) {
    // irq: 中断号
    // dev_id: 设备标识

    // 这里处理中断相关操作，例如读取设备状态
    printk(KERN_INFO "Received interrupt %d\n", irq);
    return IRQ_HANDLED;
}

// 字符设备的读函数
static ssize_t my_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *off) {
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件
    // buf: 用户空间缓冲区，用于接收数据
    // count: 用户期望读取的字节数
    // off: 文件偏移量

    size_t read_count = min(count, sizeof(buffer) - *off);
    if (copy_to_user(buf, buffer + *off, read_count)) {
        return -EFAULT;
    }
    *off += read_count;
    return read_count;
}

// 字符设备的写函数
static ssize_t my_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *off) {
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件
    // buf: 用户空间缓冲区，包含要写入的数据
    // count: 用户期望写入的字节数
    // off: 文件偏移量

    size_t write_count = min(count, sizeof(buffer) - *off);
    if (copy_from_user(buffer + *off, buf, write_count)) {
        return -EFAULT;
    }
    *off += write_count;
    return write_count;
}

// 字符设备的打开函数
static int my_open(struct inode *inode, struct file *filp) {
    // inode: 索引节点结构体指针，代表设备文件的索引节点
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件

    memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    // 申请中断
    if (request_irq(MY_IRQ, my_irq_handler, IRQF_SHARED, "my_char_dev_irq", this_module)) {
        printk(KERN_ERR "Failed to request IRQ\n");
        return -EFAULT;
    }
    return 0;
}

// 字符设备的释放函数
static int my_release(struct inode *inode, struct file *filp) {
    // inode: 索引节点结构体指针，代表设备文件的索引节点
    // filp: 文件结构体指针，代表当前打开的设备文件

    // 释放中断
    free_irq(MY_IRQ, this_module);
    // 这里可以进行一些清理操作，例如关闭设备相关资源
    return 0;
}

// 模块初始化函数
static int __init char_dev_init(void) {
    int ret;
    // 分配设备号
    ret = alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, "my_char_dev");
    if (ret) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate device number\n");
        return ret;
    }

    // 初始化字符设备
    cdev_init(&my_cdev, &my_fops);
    my_cdev.owner = THIS_MODULE;

    // 添加字符设备到系统
    ret = cdev_add(&my_cdev, dev_num, 1);
    if (ret) {
        unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
        printk(KERN_ERR "Failed to add cdev\n");
        return ret;
    }

    printk(KERN_INFO "Character device registered successfully\n");
    return 0;
}

// 模块退出函数
static void __exit char_dev_exit(void) {
    // 从系统移除字符设备
    cdev_del(&my_cdev);
    // 释放设备号
    unregister_chrdev_region(dev_num, 1);
    printk(KERN_INFO "Character device unregistered successfully\n");
}

module_init(char_dev_init);
module_exit(char_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

编译和调试

编译：确保使用PowerPC平台对应的交叉编译工具链进行编译。修改Makefile文件，指定正确的编译器路径和目标平台选项。
调试：使用PowerPC平台支持的调试工具，如gdb结合远程调试服务器（如果目标平台支持），对驱动进行调试。检查驱动加载过程中的打印信息，以及设备操作时的行为是否符合预期。

通过上述步骤，完成了字符设备驱动从原平台到PowerPC平台的移植。实际的驱动移植过程可能更加复杂，需要根据具体设备的功能和目标平台的特性进行详细的调整和优化。

标签：count,off,18,dev,cdev,Linux,驱动,my,设备
From： https://blog.csdn.net/qq_40844444/article/details/145024263

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18.1 驱动移植概述

18.2 基于ARM平台的驱动移植实例

原x86平台字符设备驱动代码（简化示例）

移植到ARM平台的修改

18.3 基于PowerPC平台的驱动移植实例

硬件相关调整

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