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二、LED子系统——硬件驱动层上篇文章我们了解了子系统的框架，下面我们来分析驱动框架中每层的实现以及作用。在 LED 子系统中，硬件驱动层相关文件在包括： kernel/drivers/leds/ 目录下，其主要的函数有： led-gpio.c 、 led-xxx.c ，其中 led-gpio.c 为通用的平台驱动程序， led-xxx.c 为不同厂家提供的平台驱动程序。我们在这里主要分析 led-gpio.c 1、gpio _ led _ probe分析打开该文件，直接找到加载驱动的入口函数 gpio_led_probe 1.1 相关数据结构 1.1.1 gpio _ led _ platform_data struct gpio_led_platform_data { int num_leds ; const struct gpio_led * leds ; #define GPIO_LED_NO_BLINK_LOW 0 /* No blink GPIO state low */ #define GPIO_LED_NO_BLINK_HIGH 1 /* No blink GPIO state high */ #define GPIO_LED_BLINK 2 /* Please, blink */ gpio_blink_set_t gpio_blink_set ; }; 结构体名称： gpio_led_platform_data 文件位置： include/linux/leds.h 主要作用： LED 的平台数据，用于对 LED 硬件设备的统一管理这个结构体用于父节点向子节点传递的数据时使用 1.1.2 gpio _ leds _ priv struct gpio_leds_priv { int num_leds ; struct gpio_led_data leds 根据获取的 num_leds 个数，分配对应的空间，来初始化相关数据 1.2 实现流程 static int gpio_led_probe ( struct platform_device * pdev ) { struct gpio_led_platform_data * pdata = dev_get_platdata ( & pdev dev ); // 检索设备的平台数据 struct gpio_leds_priv * priv ; int i , ret = 0 ; if ( pdata && pdata num_leds ) { // 判断平台数据LED数量 priv = devm_kzalloc ( & pdev dev , sizeof_gpio_leds_priv ( pdata num_leds ), GFP_KERNEL ); if ( ! priv ) return - ENOMEM ; priv num_leds = pdata num_leds ; for ( i = 0 ; i < priv num_leds ; i ++ ) { ret = create_gpio_led ( & pdata leds , & priv leds , & pdev dev , NULL , pdata gpio_blink_set ); if ( ret < 0 ) return ret ; } } else { priv = gpio_leds_create ( pdev ); // 创建LED设备 if ( IS_ERR ( priv )) return PTR_ERR ( priv ); } platform_set_drvdata ( pdev , priv ); return 0 ; } 函数介绍： gpio_led_probe 是 LED 驱动的入口函数，也是 LED 子系统中，硬件设备和驱动程序匹配后，第一个执行的函数。实现思路：通过 dev_get_platdata 检索设备的平台数据，如果平台数据中的 LED 数量大于零，则使用 devm_kzalloc 为其分配内存空间，并且使用 create_gpio_led 进行初始化如果平台数据不存在或 LED 的数量为零，则使用 gpio_leds_create 创建LED。最后，设置驱动程序数据，并返回0，表示操作成功。数据结构：该函数主要包括了两个数据结构 gpio_led_platform_data 和 gpio_leds_priv 2、gpio _ leds _ create分析 2.1 相关数据结构 2.1.1 gpio_led /* For the leds-gpio driver */ struct gpio_led { const char * name ; // LED名称 const char * default_trigger ; // 默认触发类型 unsigned gpio ; // GPIO编号 unsigned active_low : 1 ; // 低电平有效 unsigned retain_state_suspended : 1 ; unsigned panic_indicator : 1 ; unsigned default_state : 2 ; // 默认状态 unsigned retain_state_shutdown : 1 ; /* default_state should be one of LEDS_GPIO_DEFSTATE_(ON|OFF|KEEP) */ struct gpio_desc * gpiod ; // GPIO Group }; 结构体名称： gpio_led 文件位置： include/linux/leds.h 主要作用： LED 的硬件描述结构，包括名称， GPIO 编号，有效电平等等信息。该结构体的信息大多由解析设备树获得，将设备树中 label 解析为 name ， gpios 解析为 gpiod ， linux,default-trigger 解析为 default_trigger 等 2.1.2 gpio _ led _ data struct gpio_led_data { struct led_classdev cdev ; // LED Class struct gpio_desc * gpiod ; // GPIO description u8 can_sleep ; u8 blinking ; // 闪烁 gpio_blink_set_t platform_gpio_blink_set ; // 闪烁设置 }; 结构体名称： gpio_led_data 文件位置： drivers/leds/leds-gpio.c 主要作用： LED 相关数据信息，主要在于 led_classdev ，用于注册设备节点信息由设备树解析出来的 gpio_led ，然后将部分属性赋值到 gpio_led_data 中，并且初始化 led_classdev 相关属性，并且实现 led_classdev 结构体中的部分函数。 2.2 实现流程 static struct gpio_leds_priv * gpio_leds_create ( struct platform_device * pdev ) { struct device * dev = & pdev dev ; struct fwnode_handle * child ; struct gpio_leds_priv * priv ; int count , ret ; count = device_get_child_node_count ( dev ); // 获取子节点数量 if ( ! count ) return ERR_PTR ( - ENODEV ); priv = devm_kzalloc ( dev , sizeof_gpio_leds_priv ( count ), GFP_KERNEL ); if ( ! priv ) return ERR_PTR ( - ENOMEM ); device_for_each_child_node ( dev , child ) { struct gpio_led_data * led_dat = & priv leds ; // 与gpio_leds_priv结构体关联 struct gpio_led led = {}; const char * state = NULL ; struct device_node * np = to_of_node ( child ); ret = fwnode_property_read_string ( child , "label" , & led . name ); // 读设备树属性，赋值gpio_led结构体 if ( ret && IS_ENABLED ( CONFIG_OF ) && np ) led . name = np name ; if ( ! led . name ) { fwnode_handle_put ( child ); return ERR_PTR ( - EINVAL ); } led . gpiod = devm_fwnode_get_gpiod_from_child ( dev , NULL , child , GPIOD_ASIS , led . name ); if ( IS_ERR ( led . gpiod )) { fwnode_handle_put ( child ); return ERR_CAST ( led . gpiod ); } fwnode_property_read_string ( child , "linux,default-trigger" , & led . default_trigger ); if ( ! fwnode_property_read_string ( child , "default-state" , & state )) { if ( ! strcmp ( state , "keep" )) led . default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_KEEP ; else if ( ! strcmp ( state , "on" )) led . default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_ON ; else led . default_state = LEDS_GPIO_DEFSTATE_OFF ; } if ( fwnode_property_present ( child , "retain-state-suspended" )) led . retain_state_suspended = 1 ; if ( fwnode_property_present ( child , "retain-state-shutdown" )) led . retain_state_shutdown = 1 ; if ( fwnode_property_present ( child , "panic-indicator" )) led . panic_indicator = 1 ; ret = create_gpio_led ( & led , led_dat , dev , np , NULL ); // 将gpio_led结构体、gpio_led_data关联起来 if ( ret < 0 ) { fwnode_handle_put ( child ); return ERR_PTR ( ret ); } led_dat cdev . dev of_node = np ; priv num_leds ++ ; } return priv ; } 函数介绍： gpio_leds_create 主要用于创建 LED 设备。实现思路：通过 device_get_child_node_count 获取设备树中 LED 子节点的数量，根据获取到的子节点数量，分配 LED 设备对应的内存空间通过 device_for_each_child_node 遍历每个子节点，并为每个子节点创建对应的 LED 设备对于每个子节点，使用 fwnode_property_read_string 接口，读取设备树中相关的属性信息，如： label 、 linux,default-trigger 等，将这些信息赋值给 gpio_led 结构体中最后将遍历的每个 LED ，调用 create_gpio_led 进行设备的创建 3、create _ gpio _ led分析 3.1 相关数据结构 3.1.1 led_classdev 该数据结构属于核心层，在硬件驱动层需要与其进行关联，遂在此介绍。 struct led_classdev { const char * name ; enum led_brightness brightness ; enum led_brightness max_brightness ; int flags ; /* Lower 16 bits reflect status */ #define LED_SUSPENDED BIT(0) #define LED_UNREGISTERING BIT(1) /* Upper 16 bits reflect control information */ #define LED_CORE_SUSPENDRESUME BIT(16) #define LED_SYSFS_DISABLE BIT(17) #define LED_DEV_CAP_FLASH BIT(18) #define LED_HW_PLUGGABLE BIT(19) #define LED_PANIC_INDICATOR BIT(20) #define LED_BRIGHT_HW_CHANGED BIT(21) #define LED_RETAIN_AT_SHUTDOWN BIT(22) /* set_brightness_work / blink_timer flags, atomic, private. */ unsigned long work_flags ; #define LED_BLINK_SW 0 #define LED_BLINK_ONESHOT 1 #define LED_BLINK_ONESHOT_STOP 2 #define LED_BLINK_INVERT 3 #define LED_BLINK_BRIGHTNESS_CHANGE 4 #define LED_BLINK_DISABLE 5 /* Set LED brightness level * Must not sleep. Use brightness_set_blocking for drivers * that can sleep while setting brightness. */ void ( * brightness_set )( struct led_classdev * led_cdev , enum led_brightness brightness ); /* * Set LED brightness level immediately - it can block the caller for * the time required for accessing a LED device register. */ int ( * brightness_set_blocking )( struct led_classdev * led_cdev , enum led_brightness brightness ); /* Get LED brightness level */ enum led_brightness ( * brightness_get )( struct led_classdev * led_cdev ); /* * Activate hardware accelerated blink, delays are in milliseconds * and if both are zero then a sensible default should be chosen. * The call should adjust the timings in that case and if it can't * match the values specified exactly. * Deactivate blinking again when the brightness is set to LED_OFF * via the brightness_set() callback. */ int ( * blink_set )( struct led_classdev * led_cdev , unsigned long * delay_on , unsigned long * delay_off ); struct device * dev ; const struct attribute_group ** groups ; struct list_head node ; /* LED Device list */ const char * default_trigger ; /* Trigger to use */ unsigned long blink_delay_on , blink_delay_off ; struct timer_list blink_timer ; int blink_brightness ; int new_blink_brightness ; void ( * flash_resume )( struct led_classdev * led_cdev ); struct work_struct set_brightness_work ; int delayed_set_value ; #ifdef CONFIG_LEDS_TRIGGERS /* Protects the trigger data below */ struct rw_semaphore trigger_lock ; struct led_trigger * trigger ; struct list_head trig_list ; void * trigger_data ; /* true if activated - deactivate routine uses it to do cleanup */ bool activated ; #endif #ifdef CONFIG_LEDS_BRIGHTNESS_HW_CHANGED int brightness_hw_changed ; struct kernfs_node * brightness_hw_changed_kn ; #endif /* Ensures consistent access to the LED Flash Class device */ struct mutex led_access ; }; 结构体名称： led_classdev 文件位置： include/linux/leds.h 主要作用：该结构体所包括的内容较多，主要有以下几个功能 brightness 当前亮度值， max_brightness 最大亮度 LED 闪烁功能控制： blink_timer 、 blink_brightness 、 new_blink_brightness 等 attribute_group ：创建 sysfs 文件节点，向上提供用户访问接口由上面可知，在创建 gpio_led_data 时，顺便初始化 led_classdev 结构体，赋值相关属性以及部分回调函数，最终将 led_classdev 注册进入 LED 子系统框架中，在 sysfs 中创建对应的文件节点。 3.2 实现流程 static int create_gpio_led ( const struct gpio_led * template , struct gpio_led_data * led_dat , struct device * parent , struct device_node * np , gpio_blink_set_t blink_set ) { int ret , state ; led_dat gpiod = template gpiod ; if ( ! led_dat gpiod ) { /* * This is the legacy code path for platform code that * still uses GPIO numbers. Ultimately we would like to get * rid of this block completely. */ unsigned long flags = GPIOF_OUT_INIT_LOW ; /* skip leds that aren't available */ if ( ! gpio_is_valid ( template gpio )) { // 判断是否gpio合法 dev_info ( parent , "Skipping unavailable LED gpio %d (%s)\n" , template gpio , template name ); return 0 ; } if ( template active_low ) flags |= GPIOF_ACTIVE_LOW ; ret = devm_gpio_request_one ( parent , template gpio , flags , template name ); if ( ret < 0 ) return ret ; led_dat gpiod = gpio_to_desc ( template gpio ); // 获取gpio组 if ( ! led_dat gpiod ) return - EINVAL ; } led_dat cdev . name = template name ; // 赋值一些属性信息 led_dat cdev . default_trigger = template default_trigger ; led_dat can_sleep = gpiod_cansleep ( led_dat gpiod ); if ( ! led_dat can_sleep ) led_dat cdev . brightness_set = gpio_led_set ; // 设置LED else led_dat cdev . brightness_set_blocking = gpio_led_set_blocking ; led_dat blinking = 0 ; if ( blink_set ) { led_dat platform_gpio_blink_set = blink_set ; led_dat cdev . blink_set = gpio_blink_set ; } if ( template default_state == LEDS_GPIO_DEFSTATE_KEEP ) { state = gpiod_get_value_cansleep ( led_dat gpiod ); if ( state < 0 ) return state ; } else { state = ( template default_state == LEDS_GPIO_DEFSTATE_ON ); } led_dat cdev . brightness = state ? LED_FULL : LED_OFF ; if ( ! template retain_state_suspended ) led_dat cdev . flags |= LED_CORE_SUSPENDRESUME ; if ( template panic_indicator ) led_dat cdev . flags |= LED_PANIC_INDICATOR ; if ( template retain_state_shutdown ) led_dat cdev . flags |= LED_RETAIN_AT_SHUTDOWN ; ret = gpiod_direction_output ( led_dat gpiod , state ); if ( ret < 0 ) return ret ; return devm_of_led_classdev_register ( parent , np , & led_dat cdev ); // 将LED设备注册到子系统中 } 函数介绍： create_gpio_led 创建 LED 设备的核心函数实现思路：先通过 gpio_is_valid 接口，判断 GPIO 是否合法将上层从设备树解析出来的信息，填充到 gpio_led_data 字段中，并且初始化部分字段，如： led_classdev 、 gpio_desc 等填充回调函数，实现相应的动作，如： gpio_led_set 、 gpio_led_set_blocking 、 gpio_blink_set 等最后调用 devm_of_led_classdev_register 接口，将 LED 设备注册到 LED 框架之中。 4、回调函数分析硬件驱动层，肯定包括最终操作硬件的部分，也就是上面提到的一些回调函数，属于我们驱动工程师开发的内容。 4.1 gpio _ blink _ set static int gpio_blink_set(struct led_classdev *led_cdev, unsigned long *delay_on, unsigned long *delay_off) { struct gpio_led_data *led_dat = cdev_to_gpio_led_data(led_cdev); blinking = 1; gpiod, GPIO_LED_BLINK, delay_on, delay_off); } 函数介绍： gpio_blink_set 主要用于设置闪烁的时延 4.2 gpio _ led _ set 和gpio _ led _ set_blocking static inline struct gpio_led_data * cdev_to_gpio_led_data(struct led_classdev *led_cdev) { return container_of(led_cdev, struct gpio_led_data, cdev); } static void gpio_led_set(struct led_classdev *led_cdev, enum led_brightness value) { struct gpio_led_data *led_dat = cdev_to_gpio_led_data(led_cdev); int level; if (value == LED_OFF) level = 0; else level = 1; blinking) { gpiod, level, NULL, NULL); blinking = 0; } else { can_sleep) gpiod, level); else gpiod, level); } } static int gpio_led_set_blocking(struct led_classdev *led_cdev, enum led_brightness value) { gpio_led_set(led_cdev, value); return 0; } 函数介绍： gpio_led_set 和 gpio_led_set_blocking 主要用于设置亮度，区别在于 gpio_led_set 是不可睡眠的， gpio_led_set_blocking 是可休眠的。 5、总结上面我们了解了硬件驱动层的实现流程以及相关数据结构，总结来看： 5.1 数据结构之间的关系如下 5.2 函数实现流程如下 gpio_led_probe(drivers/leds/leds-gpio.c) gpio_leds_create create_gpio_led // 创建LED设备 devm_of_led_classdev_register 5.3 主要作用如下从设备树获取 LED 相关属性信息，赋值给 gpio_led 结构体将 gpio_led 、 gpio_leds_priv 、 led_classdev 等数据结构关联起来将 LED 设备注册进入 LED 子系统中

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