Nuttx驱动（一）简介
第一次写Nuttx系统的驱动，用惯了rt-thread、FreeRTOS等RTOS或裸机的驱动编写。写Nuttx驱动感觉好蹩脚，顺便记录一下（by the way: 先完成，再完善）
Nuttx驱动分类
Nuttx作为类linux的RTOS，驱动结构、风格与linux很相似
1. 字符驱动
例如串口设备、ADC、DAC、CAN、Timer、PWM、编码器、RTC、看门狗、按键等等
2. 块设备驱动
3. 特殊设备驱动
例如网卡、SPI、IIC、LCD、SDIO、USB、MIPI等
Nuttx驱动简介
1. 数据结构
Nuttx通过驱动注册接口，将驱动注册到文件系统中，并实现file_operations操作函数，应用层只需通过标准系统调用，即可调用底层驱动。
底层驱动有分为上半部分（upper_half）和下半部分（lower_half）
本质理解：驱动 = 总线 + 功能
总线：GPIO、SPI、IIC、CAN、USB、串口等；
功能：读写数据、存储、使能、传输等；
struct file_operations 在fs.h
struct file_operations
{/* The device driver open method differs from the mountpoint open method */int (*open)(FAR struct file *filep);/* The following methods must be identical in signature and position* because the struct file_operations and struct mountp_operations are* treated like unions.*/int (*close)(FAR struct file *filep);ssize_t (*read)(FAR struct file *filep, FAR char *buffer, size_t buflen);ssize_t (*write)(FAR struct file *filep, FAR const char *buffer,size_t buflen);off_t (*seek)(FAR struct file *filep, off_t offset, int whence);int (*ioctl)(FAR struct file *filep, int cmd, unsigned long arg);/* The two structures need not be common after this point */int (*poll)(FAR struct file *filep, struct pollfd *fds, bool setup);
#ifndef CONFIG_DISABLE_PSEUDOFS_OPERATIONSint (*unlink)(FAR struct inode *inode);
#endif
};// 与 struct file_operations 相关的数据结构
struct file
{int f_oflags; /* Open mode flags */off_t f_pos; /* File position */FAR struct inode *f_inode; /* Driver or file system interface */FAR void *f_priv; /* Per file driver private data */
};struct pollfd
{int fd; /* File descriptor to poll. */short int events; /* Types of events poller cares about. */short int revents; /* Types of events that actually occurred. */
};struct inode
{FAR struct inode *i_parent; /* Link to parent level inode */FAR struct inode *i_peer; /* Link to same level inode */FAR struct inode *i_child; /* Link to lower level inode */int16_t i_crefs; /* References to inode */uint16_t i_flags; /* Flags for inode */union inode_ops_u u; /* Inode operations */
#ifdef CONFIG_PSEUDOFS_ATTRIBUTESmode_t i_mode; /* Access mode flags */uid_t i_owner; /* Owner */gid_t i_group; /* Group */struct timespec i_atime; /* Time of last access */struct timespec i_mtime; /* Time of last modification */struct timespec i_ctime; /* Time of last status change */
#endifFAR void *i_private; /* Per inode driver private data */char i_name[1]; /* Name of inode (variable) */
};1.1. open
要操作设备，第一步就是要打开相应的设备文件，即使用open()打开设备，其返回一个文件描述符fd。打开设备号之后对该设备的操作可以通过fd来完成。
应用中open()以设备的节点路径和操作权限为参数，操作进入VFS，调用fs_open.c中的open()函数，通过设备路径找到对应的inode节点，在进程的文件描述符链表中寻找并分配空闲可用的描述符fd和文件file，最后调用设备节点inode中的文件操作file_operation中的函数open()。应用程序调用成功时，返回本次分配的文件描述符fd，发生错误时，返回-1，错误码记录在errno中。
1.2. close
关闭设备文件，调用file_operations的close()函数，释放设备文件、文件描述符fd。
1.3. read
从设备读取数据。
- 参数1：文件file指针
- 参数2：数据buffer
- 参数3：读取的buffer长度
1.4. write
往设备写数据。
参数同read
1.5. seek
查找或调整文件读写位置。
- 参数1：文件file指针
- 参数2：文件位置相对偏移
- 参数3：设置位置起始点
1.6. ioctl
用于执行设备特定命令，如设置设备属性、配置设备寄存器等。
- 参数1：文件file指针
- 参数2： 控制命令
- 参数3：命令参数
1.7. poll
查询指定的一组文件是否可读或可写。
首先初始化信号量，用于实现阻塞，直到文件可读或可写（亦可设置超时时间）
file_operation的poll()函数设计中，如果文件可读、写:
- 修改对应的pollfd中的返回事件标志为对应的事件;
- 释放信号量。
- 参数1： poll_fd数组指针
- 参数2：查询的文件数量
- 参数3：等待时间
- 返回正数：可读写的文件数量
- 返回0：超时
- 返回-1：错误
1.8. unlink
用于已挂载的设备或文件卸载，字符设备一般不涉及；常见于块设备。
2. 字符设备驱动注册、注销
Nuttx将驱动设备文件化，即VFS。
struct file_operations 设备文件操作的方法，通过register_driver接口将驱动设备挂到对应的struct inode节点中，struct inode 描述 了每个设备节点的位置和数据。当系统调用操作设备文件时，根据对应文件的inode就能索引到对应的函数。
int register_driver(FAR const char *path,FAR const struct file_operations *fops,mode_t mode, FAR void *priv)
{FAR struct inode *node;int ret;/* Insert a dummy node -- we need to hold the inode semaphore because we* will have a momentarily bad structure.*/ret = inode_semtake();if (ret < 0){return ret;}ret = inode_reserve(path, mode, &node);if (ret >= 0){/* We have it, now populate it with driver specific information.* NOTE that the initial reference count on the new inode is zero.*/INODE_SET_DRIVER(node);node->u.i_ops = fops;node->i_private = priv;ret = OK;}inode_semgive();return ret;
}
- 参数1：设备路径，例如注册一个key驱动到
/dev/key - 参数2：设备的文件操作指针，指向文件操作实例
- 参数3：预算的设备访问权限
- 参数4：为设备驱动传递的私有参数
- 返回0：注册成功
- 返回负数：注册失败，错误码
int unregister_driver(FAR const char *path)
{int ret;ret = inode_semtake();if (ret >= 0){ret = inode_remove(path);inode_semgive();}return ret;
}
Nuttx驱动实例请看下一篇文章
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