驱动的狭义概念:操作系统中用来具体操控硬件的那部分代码。裸机程序中是直接操控硬件的,而操作系统中必须通过驱动来操控硬件。
裸机程序和驱动这两者同样都是控制硬件的,它们之间有什么区别呢?
答:驱动有分层结构。
linux驱动本身做了模块化设计。linux驱动本身和linux内核不是强耦合的,这是linux驱动可以被uboot借用(移植)的关键。
uboot移植了linux驱动源代码。uboot是从源代码级别去移植linux驱动的,这就是linux系统的开源性。
uboot中的硬件驱动比linux简单。linux驱动本身有更复杂的框架,需要实现更多的附带功能,而uboot本质上只是个裸机程序,uboot移植linux驱动时只是借用了linux驱动的一部分而已。
我们知道,在uboot中有一部分是对SD卡/iNand进行读写操作,这其中离不开驱动设置。我们简单分析一下uboot中的控制MMC驱动,从而对驱动有个简单的理解。
若想控制mmc,首先要mmc进行初始化,该部分代码位于uboot/drivers/mmc/mmc.c。
MMC初始化应包含:SoC里的MMC控制器初始化(MMC系统时钟的初始化、SFR初始化)、SoC里MMC相关的GPIO的初始化、SD卡/iNand芯片的初始化。
mmc_register功能是进行mmc设备的注册,注册方法其实就是将当前这个struct mmc使用链表连接到mmc_devices这个全局变量中去。
我们在X210中定义了USE_MMC0和USE_MMC2,因此在我们的uboot初始化时会调用2次s3c_hsmmc_initialize函数,传递参数分别是0和2,因此完成之后系统中会注册上2个mmc设备,表示当前系统中有2个mmc通道在工作。
总结,整体函数调用关系如下:
mmc_initialize((MMC控制器初始化)
cpu_mmc_init(SoC部分MMC控制器初始化)
setup_hsmmc_clock(设置时钟)
setup_hsmmc_cfg_gpio(配置GPIO)
smdk_s3c_hsmmc_init
s3c_hsmmc_initialize(构建mmc结构体)
find_mmc_device(寻找注册的MMC设备)
mmc_init(SD卡部分初始化)
mmc_go_idle
mmc_send_cmd(发送控制命令)
mmc_send_if_cond
mmc_send_cmd
······
整个MMC系统初始化分为2大部分:SoC这一端的MMC控制器的初始化,SD卡这一端卡本身的初始化。前一步主要是在cpu_mmc_init函数中完成,后一部分主要是在mmc_init函数中完成。
整个初始化完成后去使用sd卡/iNand时,操作方法和mmc_init函数中初始化SD卡的操作一样的方式。读写sd卡时也是通过总线向SD卡发送命令、读取/写入数据来完成的。
struct mmc结构体是关键。两部分初始化之间用mmc结构体来链接的,初始化完了后对mmc卡的常规读写操作也是通过mmc结构体来链接的。
一个驱动工作时主要就分几部分:驱动构建(构建一个struct mmc然后填充它)、驱动运行时(调用这些函数指针指针的函数和变量)。
分层思想是指一个整个的驱动分为好多个层次。简单理解就是驱动分为很多个源文件,放在很多个文件夹中。譬如本课程讲的mmc的驱动涉及到drivers/mmc下面的2个文件和cpu/s5pc11x下的好几个文件。
以mmc驱动为例来分析各个文件的作用:
uboot/drivers/mmc/mmc.c:本文件的主要内容是和MMC卡操作有关的方法,譬如MMC卡设置空闲状态的、卡读写数据等。但是本文件中并没有具体的硬件操作函数,操作最终指向的是struct mmc结构体中的函数指针,这些函数指针是在驱动构建的时候和真正硬件操作的函数挂接的(真正的硬件操作的函数在别的文件中)。
uboot/drivers/mmc/s3c_hsmmc.c:本文件中是SoC内部MMC控制器的硬件操作的方法,譬如向SD卡发送命令的函数(s3c_hsmmc_send_command),譬如和SD卡读写数据的函数(s3c_hsmmc_set_ios),这些函数就是具体操作硬件的函数,也就是mmc.c中需要的那些硬件操作函数。这些函数在mmc驱动初始化构建时(s3c_hsmmc_initialize函数中)和struct mmc挂接起来备用。
mmc.c和s3c_hsmmc.c构成了一个分层,mmc.c中调用了s3c_hsmmc.中的函数,所以mmc.c在上层,s3c_hsmmc.c在下层。这两个分层后我们发现mmc.c中不涉及具体硬件的操作,s3c_hsmmc.c中不涉及驱动工程时的时序操作。因此移植的时候就有好处:譬如我们要把这一套mmc驱动移植到别的SoC上mmc.c就不用动,s3c_hsmmc.c动就可以了;譬如SoC没变但是SD卡升级了,这时候只需要更换mmc.c,不需要更换s3c_hsmmc.即可。
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