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嵌入式Linux之我行，主要讲述和总结了本人在学习嵌入式linux中的每个步骤。一为总结经验，二希望能给想入门嵌入式Linux的朋友提供方便。如有错误之处，谢请指正。

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一、开发环境

• 主  机：VMWare--Fedora 9
• 开发板：Mini2440--64MB Nand, Kernel:2.6.30.4
• 编译器：arm-linux-gcc-4.3.2

二、相关概念 1、平台设备及平台设备驱动：
这个在前面篇幅：S3C2440上RTC时钟驱动开发实例讲解中已经讲过了。这里只需了解一下系统为我们定义的看门狗(Watchdog)平台设备及资源情况，在arch/arm/plat-s3c24xx/devs.c中，如下： /* Watchdog */ /*定义了Watchdog平台设备使用的资源，这些资源在驱动程序中都会用到*/
static struct resource s3c_wdt_resource[] = {
    [0] = { /*Watchdog所使用IO端口资源范围*/
        .start = S3C24XX_PA_WATCHDOG,
        .end   = S3C24XX_PA_WATCHDOG + S3C24XX_SZ_WATCHDOG - 1,
        .flags = IORESOURCE_MEM,
    },
    [1] = { /*Watchdog中断资源*/
        .start = IRQ_WDT,
        .end   = IRQ_WDT,
        .flags = IORESOURCE_IRQ,
    }
};
/*定义了Watchdog平台设备*/
struct platform_device s3c_device_wdt = {
    .name          = "s3c2410-wdt", /*设备名称*/
    .id            = -1,
    .num_resources = ARRAY_SIZE(s3c_wdt_resource), /*资源数量*/
    .resource      = s3c_wdt_resource, /*引用上面定义的资源*/
};

EXPORT_SYMBOL(s3c_device_wdt); 2、混杂设备(misc设备)
misc设备是Linux定义的主设备号为10的特殊字符设备，因为不符合字符设备的范畴，所以被归纳为misc设备，在Linux中有很多这种设备，例如：LED设备、Watchdog设备等等，系统会根据设备的次设备号来区分具体是哪个设备，通常这些次设备号被定义在include/linux/miscdevice.h中。在Linux中用miscdevice结构体来描述一个misc设备，这就意味着被定义为misc设备的驱动中就要实现该结构体中的接口函数。该结构体也定义在miscdevice.h中，如下： struct miscdevice {
    int minor;
    const char *name;
    const struct file_operations *fops;
    struct list_head list;
    struct device *parent;
    struct device *this_device;
}; 三、实例讲解 1、Watchdog硬件结构图分析：
我们从结构图和数据手册得知，看门狗Watchdog主要是实现系统自动复位的功能，他是利用芯片内部的定时器，定时输出连接到电路的复位端，程序在一定时间范围内对定时器清零(俗称“喂狗”)，所以程序在正常工作时，定时器总是不能溢出，也就不能产生复位信号；如果程序出现错误，不在定时周期内复位看门狗，那么定时器就会溢出而产生复位信号使系统复位。 S3C2440的Watchdog模块提供了三个寄存器来对Watchdog进行操作，他们分别是：定时器控制寄存器WTCON、定时器数据寄存器WTDAT和定时器计数寄存器WTCNT。注意：在对定时器数据寄存器WTDAT进行操作时必须在定时器控制寄存器WTCON使能之前写入一个计数目标值，当Watchdog使能开启后，WTDAT中的值会自动被加载到计数寄存器WTCNT中，然后Watchdog从CPU内部的时钟分频和时钟除数因子得到一个工作周期，当每个周期结束时计数寄存器WTCNT中的值会1，直到递减为0时，如果还不重新往WTCNT中写入新的计数目标值(即“喂狗”)，则Watchdog就产生复位信号使系统复位。关于这些寄存器的功能和寄存器的各个位的操作值请参考数据手册。 2、Watchdog驱动程序具体实现步骤(建立驱动文件my2440_watchdog.c)： 注意：在每步中，为了让代码逻辑更加有条理和容易理解，就没有考虑代码的顺序，比如函数要先定义后调用。如果要编译此代码，请严格按照C语言的规范来调整代码的顺序。 ①、依然是驱动程序的最基本结构：Watchdog驱动的初始化和卸载部分及其他，如下：
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/platform_device.h>   /*Watchdog平台驱动结构体，平台驱动结构体定义在platform_device.h中，该结构体内的接口函数在第②、④步中实现*/
static struct platform_driver watchdog_driver =
{
    .probe       = watchdog_probe,   /*Watchdog探测函数，在第②步中实现*/
    .remove      = __devexit_p(watchdog_remove),/*Watchdog移除函数, 在第④步中实现*/
    .shutdown   = watchdog_shutdown, /*Watchdog关闭函数，在第④步中实现*/
    .suspend    = watchdog_suspend,  /*Watchdog挂起函数，在第④步中实现*/
    .resume     = watchdog_resume,   /*Watchdog恢复函数，在第④步中实现*/
    .driver     =
    {
        /*注意这里的名称一定要和系统中定义平台设备的地方一致，这样才能把平台设备与该平台设备的驱动关联起来*/
        .name   = "s3c2410-wdt",
        .owner  = THIS_MODULE,
    },
};

static int __init watchdog_init(void)
{
    /*将Watchdog注册成平台设备驱动*/
    return platform_driver_register(&watchdog_driver);
}

static void __exit watchdog_exit(void)
{
    /*注销Watchdog平台设备驱动*/
    platform_driver_unregister(&watchdog_driver);
}

module_init(watchdog_init);
module_exit(watchdog_exit);

/*驱动程序模块参数，如果在加载驱动模块时没有设定这些参数，则这些参数将采用默认值，
  这些参数在接下来的步骤中将被一一用到，参数具体作用也将在各步骤中来说明*/
module_param(tmr_margin, int, 0);
module_param(tmr_atboot, int, 0);
module_param(nowayout,   int, 0);
module_param(soft_noboot,int, 0);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Huang Gang");
MODULE_DESCRIPTION("My2440 Watchdog Driver");
②、Watchdog平台驱动结构中探测函数watchdog_probe的实现。探测就意味着在系统总线中去检测设备的存在，然后获取设备有用的相关资源信息，以便我们使用这些信息。代码如下： #include <linux/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/clk.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <plat/regs-watchdog.h>
#include <linux/miscdevice.h>

/*定义了一个用来保存watchdog的IO端口占用的IO空间和经过虚拟映射后的内存地址*/
static struct resource *wdt_mem;
static void __iomem *wdt_base;

/*保存watchdog中断号，NO_IRQ宏定义在irq.h中*/
static int wdt_irqno = NO_IRQ;

/*保存从平台时钟队列中获取watchdog的时钟*/
static struct clk *wdt_clock;

#define CONFIG_WATCHDOG_ATBOOT            (0)
#define CONFIG_WATCHDOG_DEFAULT_TIME    (15)
static int tmr_atboot = CONFIG_WATCHDOG_ATBOOT;
static int tmr_margin = CONFIG_WATCHDOG_DEFAULT_TIME;
static int soft_noboot;
static unsigned int     wdt_count;/*用于保存经计算后得到的计数寄存器WTCNT的计数值*/

/*申明并初始化一个自旋锁wdt_pie_lock，对Watchdog资源进行互斥访问*/
static DEFINE_SPINLOCK(wdt_pie_lock);

static int __devinit watchdog_probe(struct platform_device *pdev)
{
    int ret;
    int started = 0;
    struct resource *res;/*定义一个资源，用来保存获取的watchdog的IO资源*/

    /*在系统定义的watchdog平台设备中获取watchdog中断号
     platform_get_irq定义在platform_device.h中*/
    wdt_irqno = platform_get_irq(pdev, 0);
    if(wdt_irqno < 0)
    {
        /*获取watchdog中断号不成功错误处理
         dev_err定义在device.h中，在platform_device.h中已经引用，所以这里就不需再引用了*/
        dev_err(&pdev->dev, "no irq for watchdog ");
        return -ENOENT;
    }

    /*申请Watchdog中断服务，这里使用的是快速中断:IRQF_DISABLED。
     中断服务程序为:wdt_irq，将Watchdog平台设备pdev做参数传递过去了*/
    ret = request_irq(wdt_irqno, wdt_irq, IRQF_DISABLED, pdev->name, pdev);
    if(ret)
    {
        /*错误处理*/
        dev_err(dev, "IRQ%d error %d ", wdt_irqno, ret);
        return ret;
    }

    /*获取watchdog平台设备所使用的IO端口资源，注意这个IORESOURCE_MEM标志和watchdog平台设备定义中的一致*/
    res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    if (res == NULL)
    {
        /*错误处理*/
        dev_err(&pdev->dev, "failed to get memory region resource ");
        return -ENOENT;
    }

    /*从平台时钟队列中获取watchdog的时钟，这里为什么要取得这个时钟，因为看门狗定时器的工作周期是由这个
     时钟和时钟除数因子得到的。注意这里的watchdog参数要与系统中定义的时钟名称一致才能获取得到，也就是
     说，系统必须先定义得有watchdog。系统的一些时钟定义在arch/arm/plat-s3c24xx/s3c2410-clock.c中*/
    wdt_clock = clk_get(&pdev->dev, "watchdog");
    if (IS_ERR(wdt_clock))
    {
        /*错误处理*/
        dev_err(&pdev->dev, "failed to find watchdog clock source ");
        return PTR_ERR(wdt_clock);
    }

    /*时钟获取后要使能后才可以使用，clk_enable定义在arch/arm/plat-s3c/clock.c中*/
    clk_enable(wdt_clock);

    /*申请watchdog的IO端口资源所占用的IO空间(要注意理解IO空间和内存空间的区别),
     request_mem_region定义在ioport.h中*/
    wdt_mem = request_mem_region(res->start, res->end - res->start + 1, pdev->name);
    if (wdt_mem == NULL)
    {
        /*错误处理*/
        dev_err(&pdev->dev, "failed to reserve memory region ");
        ret = -ENOENT;
        goto err_noclk;
    }

    /*将watchdog的IO端口占用的这段IO空间映射到内存的虚拟地址，ioremap定义在io.h中。
     注意：IO空间要映射后才能使用，以后对虚拟地址的操作就是对IO空间的操作，*/
    wdt_base = ioremap(res->start, res->end - res->start + 1);
    if (wdt_base == NULL)
    {
        /*错误处理*/
        dev_err(&pdev->dev, "failed ioremap() ");
        ret = -EINVAL;
        goto err_noreq;
    }

    /*好了，通过上面的步骤已经将watchdog的资源都准备好了，下面就开始使用啦*/

    /*这里是计算并设置看门狗定时器时钟周期值，wdt_set_heartbeat定义在下面。符合数据手册中要求的“在看门狗定时
    器开始工作之前，一个初始值必须先写入看门狗定时器计数寄存器WTCNT中”。其实这里就是初始化看门狗定时器*/
    if (wdt_set_heartbeat(pdev, tmr_margin))
    {
        /*这里调用两次的意思是看能不能设置成期望的值，如果不能就设置默认的值*/
        started = wdt_set_heartbeat(pdev, CONFIG_WATCHDOG_DEFAULT_TIME);

        /*打印设置的值信息*/
        if (started == 0)
            dev_info(&pdev->dev, "tmr_margin value out of range, default %d used ", CONFIG_WATCHDOG_DEFAULT_TIME);
        else
            dev_info(&pdev->dev, "default timer value is out of range, cannot start ");
    }

    /*device_init_wakeup该函数定义在pm_wakeup.h中，定义如下：
    static inline void device_init_wakeup(struct device *dev, int val){
        dev->power.can_wakeup = dev->power.should_wakeup = !!val;}
    显然这个函数是让驱动支持电源管理的,这里只要知道,can_wakeup为1时表明这个设备可以被唤醒,设备驱动为了支持
    Linux中的电源管理,有责任调用device_init_wakeup()来初始化can_wakeup，而should_wakeup则是在设备的电源状态
    发生变化的时候被device_may_wakeup()用来测试,测试它该不该变化，因此can_wakeup表明的是一种能力，
    而should_wakeup表明的是有了这种能力以后去不去做某件事。好了，我们没有必要深入研究电源管理的内容了，
    要不就扯远了，电源管路以后再讲*/
    device_init_wakeup(&pdev->dev, 1);

    /*把看门狗设备又注册成为misc设备，misc_register定义在miscdevice.h中
     wdt_miscdev结构体定义及内部接口函数在第③步中讲*/
    ret = misc_register(&wdt_miscdev);
    if (ret)
    {
        /*错误处理*/
        dev_err(&pdev->dev, "cannot register miscdev on minor=%d (%d) ", WATCHDOG_MINOR, ret);
        goto err_nomap;
    }

    /*函数wdt_start_or_stop定义在下面*/
    if (tmr_atboot && started == 0)
    {
        wdt_start_or_stop(1);/*参数1表示启动看门狗定时器*/
    }
    else if (!tmr_atboot)
    {
        wdt_start_or_stop(0);/*参数0表示停止看门狗定时器*/
    }

    return 0;
 
//以下是上面错误处理的跳转点

err_noclk:
    clk_disable(wdt_clock);
    clk_put(wdt_clock);

err_noreq:
    release_resource(wdt_mem);
    kfree(wdt_mem);

err_nomap:
    iounmap(wdt_base);

    return ret;
}

/*看门狗定时器中断服务程序*/
static irqreturn_t wdt_irq(int irq, void *argv)
{
    /*主要要做的事情是在看门狗定时器计数寄存器值递减到0之前重新写入新值(即：“喂狗”)*/
    wdt_keepalive();

    return IRQ_HANDLED;
}

/*看门狗定时器“喂狗”*/
static void wdt_keepalive(void)
{
    spin_lock(&wdt_lock);/*获取自旋锁保护临界区资源*/

    writel(wdt_count, wdt_base + S3C2410_WTCNT);/*往计数寄存器WTCNT重新写入计数值*/

    spin_unlock(&wdt_lock);/*释放自旋锁，即解锁*/
}

/*计算并设置看门狗定时器时钟周期值并初始化看门狗定时器*/
static int wdt_set_heartbeat(struct platform_device *pdev, int timeout)
{
    unsigned int freq = clk_get_rate(wdt_clock);
    unsigned int count;
    unsigned int divisor = 1;
    unsigned long wtcon;

    if (timeout < 1)
        return -EINVAL;

    freq /= 128;
    count = timeout * freq;

    if (count >= 0x10000)
    {    
        for (divisor = 1; divisor <= 0x100; divisor++)
        {
            if ((count / divisor) < 0x10000)
                break;
        }

        if ((count / divisor) >= 0x10000)
        {
            dev_err(&pdev->dev, "timeout %d too big ", timeout);
            return -EINVAL;
        }
    }

    tmr_margin = timeout;

    count /= divisor;
    wdt_count = count;

    wtcon = readl(wdt_base + S3C2410_WTCON);/* wtcon=1000000000100001 这是控制寄存器的默认值，看数据手册得到*/
    wtcon &= ~S3C2410_WTCON_PRESCALE_MASK; /* wtcon=1000000000100001 & ~1111111100000000 = 0000000000100001 */
    /*S3C2410_WTCON_PRESCALE宏是将divisor-1的值向左位移8位，也就是说该值的右8位都为0，则计算如下：
     wtcon=0000000000100001 | (xxxxxxxx)00000000 = (xxxxxxxx)00100001*/
    wtcon |= S3C2410_WTCON_PRESCALE(divisor-1);

    /*设置看门狗定时器数据寄存器WTDAT的值，然后WTDAT的值会自动加载到WTCNT中*/
    writel(count, wdt_base + S3C2410_WTDAT);

    /*根据数据手册和上面计算的wtcon值可得，下面是设置看门狗定时控制寄存器WTCON为：
     看门狗定时器输出使能有效、一个保留位默认0、中断使能无效、时钟除数因子为16、
     看门狗定时器使能有效、两个保留位默认00、预定标器值为xxxxxxxx的内容。*/
    writel(wtcon, wdt_base + S3C2410_WTCON);

    return 0;
}

/*根据标志flag的值来启动或者停止看门狗定时器，1表示启动,0表示停止*/
static void wdt_start_or_stop(int flag)
{
    unsigned long wtcon;

    spin_lock(&wdt_pie_lock);/*获取自旋锁保护临界区资源*/

    /*停止看门狗定时器，以下各寄存器的位操作请参照数据手册*/
    wtcon = readl(wdt_base + S3C2410_WTCON);
    wtcon &= ~(S3C2410_WTCON_ENABLE | S3C2410_WTCON_RSTEN);
    writel(wtcon, wdt_base + S3C2410_WTCON);

    if(!flag)
    {
        wtcon = readl(wdt_base + S3C2410_WTCON);
        wtcon |= S3C2410_WTCON_ENABLE | S3C2410_WTCON_DIV128;

        if (soft_noboot)
        {
            wtcon |= S3C2410_WTCON_INTEN;
            wtcon &= ~S3C2410_WTCON_RSTEN;
        }
        else
        {
            wtcon &= ~S3C2410_WTCON_INTEN;
            wtcon |= S3C2410_WTCON_RSTEN;
        }

        writel(wdt_count, wdt_base + S3C2410_WTDAT);
        writel(wdt_count, wdt_base + S3C2410_WTCNT);
        writel(wtcon, wdt_base + S3C2410_WTCON);
    }

    spin_unlock(&wdt_pie_lock);/*释放自旋锁，即解锁*/
}
③、实现misc设备中对设备文件的操作，代码如下： #include <linux/fs.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/watchdog.h>

/*申明并初始化一个信号量open_clock，对Watchdog资源进行互斥访问，注意：这里的信号量和第②步中的
  自旋锁的区别，虽然都是达到资源互斥访问的目的，但信号量是进程级的，也就是说信号量是用在多个进程
  中对同一资源的互斥访问，下面的使用会在wdt_open和wdt_release两个进程中对Watchdog资源进行互斥访问。
  对于自旋锁和信号量的具体区别，请在网上找，这里不再多说了*/
static DECLARE_MUTEX(open_clock);

/*用来表示Linux内核配置选项中配不配置CONFIG_WATCHDOG_NOWAYOUT项，WATCHDOG_NOWAYOUT定义在watchdog.h中*/
static int nowayout    = WATCHDOG_NOWAYOUT;

typedef enum close_state
{
    CLOSE_STATE_NOT,
    CLOSE_STATE_ALLOW = 0x4021
} close_state_t;
static close_state_t allow_close; /*用于记录看门狗定时器的当前的操作状态*/

/*misc设备结构体实现*/
static struct miscdevice wdt_miscdev = {
    .minor        = WATCHDOG_MINOR, /*WATCHDOG_MINOR次设备号定义在miscdevice.h中为130*/
    .name        = "watchdog",     /*设备名称*/
    .fops        = &wdt_fops,     /*实现字符设备的相关操作*/
};

/*字符设备的相关操作实现*/
static const struct file_operations wdt_fops = {
    .owner        = THIS_MODULE,
    .open        = wdt_open,
    .release    = wdt_release,
    .write        = wdt_write,
    .ioctl        = wdt_ioctl,
    .llseek        = no_llseek, /*定义为不可定位，即屏蔽seek操作，no_llseek定义在fs.h中*/
};

/*看门狗设备驱动的打开接口函数*/
static int wdt_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    /*试着获取信号量(即：加锁)，如果获取不成功，说明其他进程此时占用了，就返回忙*/
    if(down_trylock(&open_clock))
    {
        return -EBUSY;
    }

    if(nowayout)
    {
        /*如果内核配置了CONFIG_WATCHDOG_NOWAYOUT项，则使模块使用计数加1*/
        __module_get(THIS_MODULE);
    }

    /*开始记录看门狗定时器的当前操作状态为：无状态*/
    allow_close = CLOSE_STATE_NOT;

    /*启动看门狗定时器*/
    wdt_start_or_stop(1);

    /*表示返回的这个设备文件是不可以被seek操作的，nonseekable_open定义在fs.h中*/
    return nonseekable_open(inode, file);
}

/*看门狗设备驱动的关闭接口函数*/
static int wdt_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
    /*如果判断到当前操作状态是可以关闭看门狗定时器时就关闭，否则就是“喂狗”状态*/
    if(allow_close == CLOSE_STATE_ALLOW)
    {
        wdt_start_or_stop(0);/*关闭*/
    }
    else
    {
        wdt_keepalive();/*“喂狗”*/
    }

    /*恢复看门狗定时器的当前操作状态为：无状态*/
    allow_close = CLOSE_STATE_NOT;

    /*释放获取的信号量(即：解锁)，与wdt_open中加锁相对应*/
    up(&open_lock);

    return 0;
}

/*看门狗设备驱动的写数据接口函数*/
static ssize_t wdt_write(struct file *file,