【分享】配合前几天发的SPI Flash的驱动，分析MQX驱动架构！-第2页回答

【分享】配合前几天发的SPI Flash的驱动，分析MQX驱动架构！

2020-02-20 20:02发布

本帖最后由 FSL_TICS_ZJJ 于 2014-9-11 16:05 编辑

首先声明：以下都是我个人在MQX学习、使用过程中的一些见解，当然，里面可能会有一些说的不是很明白，我希望我扔出来的这块砖头，能引来他山之玉

在参考了MQX自带的内部Flash驱动中，我看到Flash其实可以分区进行不同区域来做驱动，比如我自己的这个驱动，就是将一个8M的SPI Flash分为两块，前2M是一块，后面6M是一块，而每个块我们都需要不同的参数来进行标记，我做了一个Flash Block的结构体如下：

typedef struct spi_flash_block
{
char *block_name; //分块名称
uint32_t block_start_address; //块起始地址
uint32_t block_end_address; //块结束地址
uint32_t sector_address; //当前操作扇区地址
uint32_t sector_size; //驱动大小
uint8_t *sector_buff; //CACHE指针
bool sector_change_flag; //写标志
}SPI_FLASH_BLOCK, *SPI_FLASH_BLOCK_PTR;

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然后定义两个区，我将一个命名为系统区，另一个命名为用户区：

static SPI_FLASH_BLOCK spi_flash_block_descr[] = {
{"system", 0x00000000, 0x001FFFFF, 0x00000000, SPI_MEMORY_SECTOR_SIZE, NULL, FALSE},
{"user", 0x00200000, 0x007FFFFF, 0x00200000, SPI_MEMORY_SECTOR_SIZE, NULL, FALSE},
{0, 0, 0, 0, 0, 0 }
};

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当然还有一个比较重要的参数，就是SPI口了，这个参数可以用来改变SPI口，因为我的Flash挂接在SPI0上，所以如下定义：

#if BSP_SPI_MEMORY_CHANNEL == 0
#define SPI_CHANNEL SPI0_BASE_PTR
#elif BSP_SPI_MEMORY_CHANNEL == 1
#define SPI_CHANNEL SPI1_BASE_PTR
#elif BSP_SPI_MEMORY_CHANNEL == 2
#define SPI_CHANNEL SPI2_BASE_PTR
#else
#error Unsupported SPI channel number. Please check settings of BSP_SPI_MEMORY_CHANNEL in BSP.
#endif

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而为了更方便将来对驱动的修改，我添加了一个公共的数据结构，虽然目前没有其它参数，但如果以后要使用，可以在此结构体里面添加：

typedef struct spi_flash_struct
{
SPI_MemMapPtr SPIx;
}SPI_FLASH_STRUCT, *SPI_FLASH_STRUCT_PTR;

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好了，前期的准备工作我们做好了，接下来我们要做驱动了，其实OS的驱动不外乎就是几个函数，我要完成以下几个函数的编写：

_mqx_uint _spi_flash_install(char *identifier, SPI_FLASH_STRUCT const *init_ptr);
_mqx_int _spi_flash_init(const void *init_data_ptr, void **io_info_ptr_ptr);
_mqx_int _spi_flash_open(MQX_FILE_PTR fd_ptr, char *open_name_ptr, char *flags);
_mqx_int _spi_flash_close(MQX_FILE_PTR fd_ptr);
_mqx_int _spi_flash_read(MQX_FILE_PTR fd_ptr, char *data_ptr, _mqx_int num);
_mqx_int _spi_flash_write(MQX_FILE_PTR fd_ptr, char *data_ptr, _mqx_int num);
_mqx_int _spi_flash_ioctl(MQX_FILE_PTR fd_ptr, _mqx_uint cmd, void *param_ptr);
_mqx_int _spi_flash_uninstall(IO_DEVICE_STRUCT_PTR io_dev_ptr);

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第一个当然是install函数，我写的函数如下：

_mqx_uint _spi_flash_install ( char *identifier, SPI_FLASH_STRUCT const *init_ptr)
{
SPI_FLASH_STRUCT_PTR spi_flash_data = _mem_alloc_system(sizeof(SPI_FLASH_STRUCT)); //定义了公共的变量
[color=Red] spi_flash_init(spi_flash_data, NULL); //初始化端口以及数据
[/color] return (_io_dev_install_ext( //进行驱动注册
identifier,
_spi_flash_open,
_spi_flash_close,
_spi_flash_read,
_spi_flash_write,
_spi_flash_ioctl,
_spi_flash_uninstall,
spi_flash_data));
}

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这里我要注明一下，其实很多驱动都可以在驱动OPEN的时候再进行初始化，但是考虑到我初始里面有个公共的变量SPI口的选择，所以我将初始化功能放在了此处。此函数要在使用SPI Flash之前调用，用来注册驱动。使用方法：

_spi_flash_install("spi_flash:", NULL);

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第二个函数是相对install来说的，就是uninstall函数：

_mqx_int _spi_flash_uninstall( IO_DEVICE_STRUCT_PTR io_dev_ptr)
{
SPI_FLASH_STRUCT_PTR user_data = (SPI_FLASH_STRUCT_PTR)io_dev_ptr->DRIVER_INIT_PTR;
_mem_free(user_data); //因为在install函数中申请了内存，所以在此要将内存释放掉，不然会造成内存泄漏
io_dev_ptr->DRIVER_INIT_PTR = NULL; //将驱动数据清空，防止野指针的出现
return MQX_OK;
}

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第三个函数当然就是初始化了：

_mqx_int _spi_flash_init( const void *init_data_ptr, void **io_info_ptr_ptr )
{
SPI_FLASH_STRUCT_PTR user_data = (SPI_FLASH_STRUCT_PTR)init_data_ptr;
user_data->SPIx = SPI_CHANNEL;
hal_spi0_init(user_data->SPIx);
return SPI_FLASH_OK;
}

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初始化函数就比较简单，我只是选择了SPI接口，然后配置硬件SPI口。

第四个函数是OPEN：

_mqx_int _spi_flash_open ( MQX_FILE_PTR fd_ptr, char *open_name_ptr, char *flags)
{
SPI_FLASH_BLOCK_PTR user_block = NULL;
int i = 0;
for(i = 0; spi_flash_block_descr[i].block_name != 0; i++)
{
[color=Red]if(0 != strstr(open_name_ptr, spi_flash_block_descr[i].block_name)) //用块名称对块进行查找
{
user_block = (SPI_FLASH_BLOCK_PTR)_mem_alloc_system(sizeof(SPI_FLASH_BLOCK)); //找到块之后申请内存作为当前打开块的初始化数据
memcpy(user_block, &(spi_flash_block_descr[i]), sizeof(SPI_FLASH_BLOCK)); //对块数据进行初始化
fd_ptr->DEV_DATA_PTR = user_block; //将块指针赋值给当前打开的驱动数据指针
break;
}
[/color] }
if(user_block == NULL)
{
return IO_ERROR;
}
user_block->sector_buff = _mem_alloc_system(user_block->sector_size); //给CACHE申请内存
fd_ptr->SIZE = user_block->block_end_address - user_block->block_start_address + 1; //初始化当前驱动块的尺寸
fd_ptr->LOCATION = user_block->block_start_address; //初始化LOCATION
read_sector(fd_ptr); //初始化当前CACHE
return MQX_OK;
}

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这个函数我也是参考原MQX中Flash驱动中的OPEN函数，这块有点说道，因为Flash分块了，所以在OPEN的时候需要做一件事情，驱动我目前要OPEN的是哪一个块，使用如下：

fopen("spi_flash:system", NULL);

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或者

fopen("spi_flash:user, NULL);

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第五个函数close，这个函数相对比较简单，就是释放Open时申请的所有资源，然后将指针清空：

_mqx_int _spi_flash_close ( MQX_FILE_PTR fd_ptr )
{
SPI_FLASH_BLOCK_PTR user_block = (SPI_FLASH_BLOCK_PTR)fd_ptr->DEV_DATA_PTR;
fflush(fd_ptr);
[color=Red] _mem_free(user_block->sector_buff);
_mem_free(user_block);
fd_ptr->DEV_DATA_PTR = NULL;
[/color] return MQX_OK;
}

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第六个函数read，这个函数其实也没什么，直接从Flash中读数据，但是这里需要注意的是要改变CACHE的切换：

_mqx_int _spi_flash_read ( MQX_FILE_PTR fd_ptr,char *data_ptr, _mqx_int num )
{
SPI_FLASH_BLOCK_PTR user_block = (SPI_FLASH_BLOCK_PTR)fd_ptr->DEV_DATA_PTR;
uint32_t sector_start = user_block->sector_address;
uint32_t sector_next_start = user_block->sector_address + user_block->sector_size;
uint8_t *buff_ptr;
_mqx_int location = fd_ptr->LOCATION;
_mqx_int over_num = num;
_mqx_int read_num_one_time;
do
{
if((location < sector_start) || (location >= sector_next_start))
{
[color=Red]uint32_t error = switching_sector(fd_ptr, location); //如果地址范围超出当前CACHE，要进行切换
[/color] if(error != SPI_FLASH_OK)
{
return error;
}
sector_start = user_block->sector_address;
sector_next_start = user_block->sector_address + user_block->sector_size;
}
buff_ptr = user_block->sector_buff + (location & (user_block->sector_size - 1));
read_num_one_time = ((location + over_num) >= sector_next_start) ? sector_next_start - location : over_num;
memcpy(data_ptr, buff_ptr, read_num_one_time);
data_ptr += read_num_one_time;
location += read_num_one_time;
over_num -= read_num_one_time;
}while(over_num > 0);
fd_ptr->LOCATION += num;
return num;
}

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第七个函数write，写函数跟读函数一样，要注意CACHE切换，另外，写函数还要注意一定要将写标志置起来，此标志是为了CACHE切换时知道Flash是否需要改变：

_mqx_int _spi_flash_write (MQX_FILE_PTR fd_ptr,char *data_ptr, _mqx_int num )
{
SPI_FLASH_BLOCK_PTR user_block = (SPI_FLASH_BLOCK_PTR)fd_ptr->DEV_DATA_PTR;
uint32_t sector_start = user_block->sector_address;
uint32_t sector_next_start = user_block->sector_address + user_block->sector_size;
uint8_t *buff_ptr;
_mqx_int location = fd_ptr->LOCATION;
_mqx_int write_num_one_time;
_mqx_int over_num = num;
do
{
if((location < sector_start) || (location >= sector_next_start))
{
[color=Red]uint32_t error = switching_sector(fd_ptr, location);[/color]
if(error != SPI_FLASH_OK)
{
return error;
}
sector_start = user_block->sector_address;
sector_next_start = user_block->sector_address + user_block->sector_size;
}
buff_ptr = user_block->sector_buff + (location & (user_block->sector_size - 1));
write_num_one_time = ((location + over_num) >= sector_next_start) ? sector_next_start - location : over_num;
memcpy(buff_ptr, data_ptr, write_num_one_time);
[color=Red] user_block->sector_change_flag = TRUE;
[/color] data_ptr += write_num_one_time;
location += write_num_one_time;
over_num -= write_num_one_time;
if(location >= sector_next_start)
{
write_sector(fd_ptr);
}
}while(over_num > 0);
fd_ptr->LOCATION += num;
return num;
}

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最后一个IOCTRL函数，在驱动中，此函数的重要性我想我就不用说了，下面是我的函数，因为只用到了一部分命令，所以函数不算太大，MQX中Flash的IOCTRL函数那才叫个大呢:

_mqx_int _spi_flash_ioctl (MQX_FILE_PTR fd_ptr, _mqx_uint cmd,void *param_ptr )
{
SPI_FLASH_STRUCT_PTR user_data = (SPI_FLASH_STRUCT_PTR)fd_ptr->DEV_PTR->DRIVER_INIT_PTR;
SPI_FLASH_BLOCK_PTR user_block = (SPI_FLASH_BLOCK_PTR)fd_ptr->DEV_DATA_PTR;
_mqx_int result = MQX_OK;
_mqx_uint_ptr uparam_ptr;
switch(cmd)
{
[color=Red]case IO_IOCTL_FLUSH_OUTPUT: //Flush功能，这个功能很有用，我一开始没有加此命令，结果文件写完后下次开机就不见了，大家知道原因吧，哈哈
write_sector(fd_ptr);
break;[/color]
case FLASH_IOCTL_ERASE_CHIP:
hal_spi_dev_flash_erase_dev(user_data->SPIx);
hal_spi_dev_flash_read(user_data->SPIx, user_block->sector_address, user_block->sector_buff, user_block->sector_size);
break;
case IO_IOCTL_DEVICE_IDENTIFY:
/*
** This is to let the upper layer know what kind of device this is.
** It's a physical flash device, capable of being erased, read, seeked,
** and written. Flash devices are not interrupt driven, so
** IO_DEV_ATTR_POLL is included.
*/
uparam_ptr = (_mqx_uint_ptr)param_ptr;
uparam_ptr[0] = IO_DEV_TYPE_PHYS_FLASHX;
uparam_ptr[1] = IO_DEV_TYPE_LOGICAL_MFS;
uparam_ptr[2] = IO_DEV_ATTR_ERASE | IO_DEV_ATTR_POLL
| IO_DEV_ATTR_READ | IO_DEV_ATTR_SEEK |
IO_DEV_ATTR_WRITE;
break;
case IO_IOCTL_GET_NUM_SECTORS:
*(uint32_t *)param_ptr = fd_ptr->SIZE / SPI_MEMORY_SECTOR_SIZE;
break;
case IO_IOCTL_GET_BLOCK_SIZE:
case FLASH_IOCTL_GET_SECTOR_SIZE:
/* returns the fixed size for MFS sector size */
*(uint32_t *)param_ptr = user_block->sector_size;
break;
[color=Red] case IO_IOCTL_SEEK: //这个命令一定要添加，因为我们Flash分块了，所以起始地址不一样，如果不加此功能，那么它起始地址都是默认从0开始，那第二个 //块肯定会读写错误[/color]
fd_ptr->LOCATION += user_block->block_start_address;
break;
default:
result = IO_ERROR_INVALID_IOCTL_CMD;
}
return result;
}