Linux驱动调试——使用DEVICE_ATTR实现cat、echo指令调试驱动

在平常做一些驱动调试的时候，每次都写应用去调试相对较麻烦，有一个非常便捷的操作方法就是使用device_attr，只需要执行shell指令例如echo和cat就可以看到效果，不需要再单独写一个测试demo。

看网上很多博客在这一块的使用上写的都有些复杂了，都是纯写一个用DEVICE_ATTR的demo，很少结合具体驱动来配合，完成调试工作，所以决定自己也写一篇。

1.函数介绍

1.1 DEVICE_ATTR

DEVICE_ATTR宏定义在kernel/include/linux/device.h文件中。原型如下：

#define DEVICE_ATTR(_name, _mode, _show, _store) \
    struct device_attribute dev_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store)

作用：定义一个device_attribute结构体，之后device_create_file使用。
_name：名称，在/sys/device/virtual中的名称，##name代表将name的字段直接替换到##_name处，所以假设_name为ap3216c_test，那这边定义的结构体名就是dev_attr_ap3216c_test
_mode：访问权限，与普通文件相同，可以使用0644也可以使用S_IWUSR|S_IRUSR这种格式代表用户可读可写
_show：显示函数，cat文件时调用此函数
_store：写函数，echo内容到文件时调用此函数

1.2 device_create_file

int device_create_file(struct device *dev, const struct device_attribute *attr)
{
    int error = 0;
    if (dev)
        error = sysfs_create_file(&dev->kobj, &attr->attr);
    return error;
}

作用：创建device属性文件
dev：设备指针，通过device_create创建
attr：device_attribute指针，就是通过DEVICE_ATTR宏生成的dev_attr_name指针

1.3 device_remove_file

void device_remove_file(struct device *dev, const struct device_attribute *attr)
{
    if (dev)
        sysfs_remove_file(&dev->kobj, &attr->attr);
}

作用：删除device属性文件

2.例程

这里我是结合了一个I2C设备驱动，对这个I2C驱动实现感兴趣的话可以看我另外一篇博客:I2C驱动编写
完成这个驱动后，之后便可以使用cat和echo来进行测试，而不再需要编写应用的测试demo。

使用主要分为四步：
1）使用DEVICE_ATTR宏实现结构体

static DEVICE_ATTR(ap3216c_test, S_IWUSR|S_IRUSR, ap3216c_show, ap3216c_store);

2）实现show和store的函数

static ssize_t ap3216c_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
			     char *buf)
{
    u8 data[3] = {0};
    printk("ap3216c ap3216c_show");
    
    __ap3216c_read(&ap3216c_dev, data);
    memcpy(buf, data, sizeof(data) / sizeof(data[0]));

    return sizeof(data) / sizeof(data[0]);
}

static ssize_t ap3216c_store(struct device *dev,
				struct device_attribute *attr,
				const char *buf, size_t count)
{
    printk("ap3216c ap3216c_store, buf:%s, len:%d", buf, count);

	return count;
}

3）调用device_create_file创建device属性文件

if (device_create_file(ap3216c_dev.m_dev, &dev_attr_ap3216c_test) != 0) {
    printk("ap3216c device create failed\n");
    return -1;
}

4）驱动卸载时调用device_delete_file删除device属性文件

device_remove_file(ap3216c_dev.m_cdev,  &dev_attr_ap3216c_test);

完整代码如下：

#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/semaphore.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>

#include <linux/device.h>

/* AP3316C 寄存器 */
#define AP3216C_SYSTEMCONG 0x00 /* 配置寄存器 */
#define AP3216C_INTSTATUS 0X01 /* 中断状态寄存器 */
#define AP3216C_INTCLEAR 0X02 /* 中断清除寄存器 */
#define AP3216C_IRDATALOW 0x0A /* IR 数据低字节 */
#define AP3216C_IRDATAHIGH 0x0B /* IR 数据高字节 */
#define AP3216C_ALSDATALOW 0x0C /* ALS 数据低字节 */
#define AP3216C_ALSDATAHIGH 0X0D /* ALS 数据高字节 */
#define AP3216C_PSDATALOW 0X0E /* PS 数据低字节 */
#define AP3216C_PSDATAHIGH 0X0F /* PS 数据高字节 */

#define AP3216C_DATA_REG_NUM 6

#define AP3216C_NAME "ap3216c"

struct ap3216c_dev_t {
    dev_t m_devid;
    struct cdev m_cdev;     ///< 字符设备结构
    struct class *m_class;  ///< 类
    struct device *m_dev;   ///< 设备
    struct device_node *nd; ///< 设备节点
    int devid;              ///< 设备号
    int major;               ///< 主设备号
    struct i2c_client* client; ///<i2c设备
};

struct ap3216c_dev_t ap3216c_dev = {0}; 


static ssize_t __ap3216c_read(struct ap3216c_dev_t *dev, char __user *data);

static ssize_t ap3216c_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
			     char *buf)
{
    u8 data[3] = {0};
    printk("ap3216c ap3216c_show");
    
    __ap3216c_read(&ap3216c_dev, data);
    memcpy(buf, data, sizeof(data) / sizeof(data[0]));

    return sizeof(data) / sizeof(data[0]);
}

static ssize_t ap3216c_store(struct device *dev,
				struct device_attribute *attr,
				const char *buf, size_t count)
{
    printk("ap3216c ap3216c_store, buf:%s, len:%d", buf, count);

	return count;
}

static DEVICE_ATTR(ap3216c_test, S_IWUSR|S_IRUSR, ap3216c_show, ap3216c_store);


static int ap3216c_write_reg(struct ap3216c_dev_t *dev, u8 reg, u8 *data, u16 len)
{
    struct i2c_client* client = (struct i2c_client*)dev->client;
    struct i2c_msg msg;

    msg.addr = client->addr;            ///< 设备地址
    msg.flags = 0;                      ///< 写数据
    msg.buf[0] = reg;                   ///< 操作寄存器地址
    memcpy(&msg.buf[1], data, len);     ///< 写寄存器的数据
    msg.len = len + 1 ;                 ///< 1byte寄存器地址+data的长度    
    return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 1);
}

static int ap3216c_read_reg(struct ap3216c_dev_t *dev, u8 reg, u8 *data, u16 len)
{
    struct i2c_client* client = (struct i2c_client*)dev->client;
    struct i2c_msg msg[2];

    msg[0].addr = client->addr;             ///< 设备地址
    msg[0].flags = 0;                       ///< 写数据
    msg[0].buf = &reg;                    ///< 操作寄存器地址
    msg[0].len = 1 ;                        ///< 1byte寄存器地址 

    msg[1].addr = client->addr;            ///< 设备地址
    msg[1].flags = I2C_M_RD;               ///< 读数据
    msg[1].buf = data;                     ///< 读取数据缓冲区
    msg[1].len = len;                      ///< 读取数据长度 

    return i2c_transfer(client->adapter, &msg, 2);
}


static int ap3216c_open(struct inode *node, struct file *file)
{
    u8 value = 0x00;
    printk("ap3216c driver open\n");
    file->private_data = (void *)&ap3216c_dev; ///< 设置私有数据
    
    
    ap3216c_write_reg(file->private_data, AP3216C_SYSTEMCONG, &value, 1);  ///< set sw reset
    mdelay(20); ///< 最少等待10ms
    value = 0x03;
    ap3216c_write_reg(file->private_data, AP3216C_SYSTEMCONG, &value, 1);  ///< 设置为ALS and PS+IR模式

    printk("ap3216c driver open success\n");
    return 0;
}

static int ap3216c_close(struct inode *node, struct file *file)
{
    u8 value = 0x00;
    printk("ap3216c driver close\n");
    file->private_data = (void *)&ap3216c_dev; ///< 设置私有数据
    
    
    ap3216c_write_reg(file->private_data, AP3216C_SYSTEMCONG, &value, 1);  ///< set sw reset
    
    printk("ap3216c driver close success\n");
    return 0;
}

static ssize_t __ap3216c_read(struct ap3216c_dev_t *dev, char __user *data)
{
    int i = 0;
    int ret = 0;
    u8 read_buf[AP3216C_DATA_REG_NUM] = {0};
   /// 循环将IR、ALS、PS中的寄存器数据读取
    for (i = 0; i < AP3216C_DATA_REG_NUM; i++) {
        ret = ap3216c_read_reg(dev, AP3216C_IRDATALOW + i, read_buf, 6);
        printk("ap3216c driver read ret:%d, reg:%x, value:%d\n", ret, AP3216C_IRDATALOW + i, read_buf[i]);
    }

    if (read_buf[0] & 0x80) {
        data[0] = 0;
        printk("ap3216c driver read ir data error\n");
    } else {
        data[0] = (read_buf[1] << 2) | read_buf[0];
        printk("ap3216c driver read ir data success, data:%x\n", data[0]);
    }

    data[1] = (read_buf[3] << 8) | read_buf[2];
    printk("ap3216c driver read als data success, data:%x\n", data[1]);


    if (read_buf[4] & 0x80) {
        data[2] = 0;
        printk("ap3216c driver read ps data error\n");
    } else {
        data[2] = ((read_buf[5] & 0x3f) << 4) | (read_buf[4] & 0x0f);
        printk("ap3216c driver read ir data success, data:%x\n", data[0]);
    }

    printk("ap3216c driver read als data success, data:%x\n", data[1]);

    return 0;
}

static ssize_t ap3216c_read(struct file *file, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *off)
{
    u8 data[3] = {0};
    int ret = 0;
    printk("ap3216c driver read\n");

    file->private_data = (void *)&ap3216c_dev; ///< 设置私有数据

    __ap3216c_read(file->private_data, data);

    if (copy_to_user(buf, data, sizeof(data) / sizeof(data[0])) != 0) {
        return -1;
    }


    printk("ap3216c driver read sucess, ret:%d\n", ret);
    return ret;
}

static struct file_operations ap3216c_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open = ap3216c_open,
    .release = ap3216c_close,
    .read = ap3216c_read,
};

int ap3216c_probe(struct i2c_client *client, const struct i2c_device_id *id)
{
    printk("ap3216c driver probe begin\n");

    ///1.申请设备号
    if (ap3216c_dev.major) {
        ap3216c_dev.devid = MKDEV(ap3216c_dev.major, 0);
        register_chrdev_region(ap3216c_dev.devid, 1, AP3216C_NAME);
    } else {
        alloc_chrdev_region(&ap3216c_dev.devid, 0, 1, AP3216C_NAME);
        ap3216c_dev.major = MAJOR(ap3216c_dev.devid);
    }

    ///2.cdev_init、cdev_add
    cdev_init(&ap3216c_dev.m_cdev, &ap3216c_fops);
    cdev_add(&ap3216c_dev.m_cdev, ap3216c_dev.devid, 1);

    ///3.class_create
    ap3216c_dev.m_class = class_create(THIS_MODULE, AP3216C_NAME);
    if (IS_ERR(ap3216c_dev.m_class)) {
        return PTR_ERR(ap3216c_dev.m_class);
    }

    ///4.device_create    
    ap3216c_dev.m_dev = device_create(ap3216c_dev.m_class, NULL, ap3216c_dev.devid, NULL, AP3216C_NAME);
    if (IS_ERR(ap3216c_dev.m_dev)) {
        return PTR_ERR(ap3216c_dev.m_dev);
    }

    /// for debug:
    if (device_create_file(ap3216c_dev.m_dev, &dev_attr_ap3216c_test) != 0) {
        printk("ap3216c device create failed\n");
        return -1;
    }

    ap3216c_dev.client = client;

    printk("ap3216c driver probe done\n");
    return 0;
}

int ap3216c_remove(struct i2c_client *client)
{
    printk("ap3216c driver remove begin\n");
    ///cdev_del
    cdev_del(&ap3216c_dev.m_cdev);

    ///注销设备号
    unregister_chrdev(ap3216c_dev.devid, AP3216C_NAME);

    ///device_destroy
    device_destroy(ap3216c_dev.m_class, ap3216c_dev.devid);
    
    ///class_desroy
    class_destroy(ap3216c_dev.m_class);
    
    printk("ap3216c driver remove done\n");
    return 0;
}

/// 传统方式匹配
static const struct i2c_device_id ap3216c_id[] = {
    {"alientek,ap3216c", 0}, 
    {}
};

/// 设备树方式匹配
static const struct of_device_id ap3216c_of_match[] = {
    {.compatible = "alientek,ap3216c"}
};

static struct i2c_driver ap3216c_driver = {
    .probe = ap3216c_probe,
    .remove = ap3216c_remove,
    .driver = {
        .owner = THIS_MODULE,
        .name = "ap3216c",
        .of_match_table = ap3216c_of_match,
    },
    .id_table = ap3216c_id,
};

static int __init ap3216c_init(void)
{
    int ret = 0;

    printk("ap3216c driver init begin\n");
    ret = i2c_add_driver(&ap3216c_driver);
    printk("ap3216c driver init done, ret:%d\n", ret);

    return ret;
}

static int __exit ap3216c_exit(void)
{
    printk("ap3216c driver exit begin\n"); 
    i2c_del_driver(&ap3216c_driver);
    printk("ap3216c driver exit done\n"); 

    return 0;
}

module_init(ap3216c_init);
module_exit(ap3216c_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("xuzhangxin");

3.测试效果

image.png

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1、新字符设备驱动原理 使用 register_chrdev 函数注册字符设备的时候只需要给定一个主设备号即可&#xff0c;但是这样会 带来两个问题 需要我们事先确定好哪些主设备号没有使用 会将一个主设备号下的所有次设备号都使用掉&#xff0c;比如现在设置 LED 这个主设备号为200&…
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这周，接连两位程序员猝死...

这周，接连两位程序员猝死...

这周接连发生了两起不幸的事。俩位程序员去世的消息&#xff0c;深感悲伤和惋惜。 6月17号下午&#xff0c;一位负责研发的女员工在虾皮研发中心办公室猝死&#xff0c;年仅 30 岁。 官方通告&#xff1a; 同一天&#xff0c;另一位科大讯飞的高级测试工程师在家突发不适离世…
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