8. Zynq デバイスドライバとデバイスツリーを作る

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デバイスドライバは、今回作ったPL部を読み書きするためのものです。Linuxではダイレクトにメモリアクセスするのも出来ますが、チュートリアルに従いデバイスドライバを書きます。

Makefile

まず作業するディレクトリですが、digilentディレクトリに作ります

[shell]

mkdir drivers
cd drivers

[/shell]

あとはここにMakefileという名前のファイルを作って

[shell]

BUILD_DIR := $(shell pwd)
obj-m := myled.o

all:
make -C ../Linux-Digilent-Dev/ M=$(BUILD_DIR) modules

clean:
make -C ../Linux-Digilent-Dev/ M=$(BUILD_DIR) clean

[/shell]

を書き込みます。

注意点

  • makeの左側はスペースでなくタブです。必ずタブでないといけないのでコピペする時は注意して下さい
  • チュートリアルではM=$(PWD)となっていますが、$(PWD)だと空欄になってしまったので上記のように修正しました。

ちなみにLinux-Digilent-Devは前にコンパイルしたLinuxカーネルです。-Cはディレクトリの変更でMは作業ディレクトリを指します。つまりカーネルを使ってMにあるソースをコンパイルするわけです。
これでデバイスドライバを作成する準備が出来ました。このMakefileはmyled.cからmyled.oを作りmyled.koを作るためのMakefileです。これからmyled.c(つまりデバイスドライバ)を書きます。

 

デバイスドライバ

デバイスドライバはhttp://marsee101.blog19.fc2.com/blog-entry-2923.htmlを参考にインクルード文を１つ追加しています。

[c]
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <asm/uaccess.h> /* Needed for copy_from_user */
#include <asm/io.h> /* Needed for IO Read/Write Functions */
#include <linux/proc_fs.h> /* Needed for Proc File System Functions */
#include <linux/seq_file.h> /* Needed for Sequence File Operations */
#include <linux/platform_device.h> /* Needed for Platform Driver Functions */
#include <linux/slab.h> /* Needed for kmalloc and kfree */

/* Define Driver Name */
#define DRIVER_NAME “myled”

unsigned long *base_addr; /* Vitual Base Address */
struct resource *res; /* Device Resource Structure */
unsigned long remap_size; /* Device Memory Size */

/* Write operation for /proc/myled
* ———————————–
* When user cat a string to /proc/myled file, the string will be stored in
* const char __user *buf. This function will copy the string from user
* space into kernel space, and change it to an unsigned long value.
* It will then write the value to the register of myled controller,
* and turn on the corresponding LEDs eventually.
*/
static ssize_t proc_myled_write(struct file *file, const char __user * buf,
size_t count, loff_t * ppos)
{
char myled_phrase[16];
u32 myled_value;

if (count < 11) {
if (copy_from_user(myled_phrase, buf, count))
return -EFAULT;

myled_phrase[count] = ‘\0’;
}

myled_value = simple_strtoul(myled_phrase, NULL, 0);
wmb();
iowrite32(myled_value, base_addr);
return count;
}

/* Callback function when opening file /proc/myled
* ——————————————————
* Read the register value of myled controller, print the value to
* the sequence file struct seq_file *p. In file open operation for /proc/myled
* this callback function will be called first to fill up the seq_file,
* and seq_read function will print whatever in seq_file to the terminal.
*/
static int proc_myled_show(struct seq_file *p, void *v)
{
u32 myled_value;
myled_value = ioread32(base_addr);
seq_printf(p, “0x%x”, myled_value);
return 0;
}

/* Open function for /proc/myled
* ————————————
* When user want to read /proc/myled (i.e. cat /proc/myled), the open function
* will be called first. In the open function, a seq_file will be prepared and the
* status of myled will be filled into the seq_file by proc_myled_show function.
*/
static int proc_myled_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
unsigned int size = 16;
char *buf;
struct seq_file *m;
int res;

buf = (char *)kmalloc(size * sizeof(char), GFP_KERNEL);
if (!buf)
return -ENOMEM;

res = single_open(file, proc_myled_show, NULL);

if (!res) {
m = file->private_data;
m->buf = buf;
m->size = size;
} else {
kfree(buf);
}

return res;
}

/* File Operations for /proc/myled */
static const struct file_operations proc_myled_operations = {
.open = proc_myled_open,
.read = seq_read,
.write = proc_myled_write,
.llseek = seq_lseek,
.release = single_release
};

/* Shutdown function for myled
* ———————————–
* Before myled shutdown, turn-off all the leds
*/
static void myled_shutdown(struct platform_device *pdev)
{
iowrite32(0, base_addr);
}

/* Remove function for myled
* ———————————-
* When myled module is removed, turn off all the leds first,
* release virtual address and the memory region requested.
*/
static int myled_remove(struct platform_device *pdev)
{
myled_shutdown(pdev);

/* Remove /proc/myled entry */
remove_proc_entry(DRIVER_NAME, NULL);

/* Release mapped virtual address */
iounmap(base_addr);

/* Release the region */
release_mem_region(res->start, remap_size);

return 0;
}

/* Device Probe function for myled
* ————————————
* Get the resource structure from the information in device tree.
* request the memory regioon needed for the controller, and map it into
* kernel virtual memory space. Create an entry under /proc file system
* and register file operations for that entry.
*/
static int myled_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct proc_dir_entry *myled_proc_entry;
int ret = 0;

res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
if (!res) {
dev_err(&pdev->dev, “No memory resource\n”);
return -ENODEV;
}

remap_size = res->end – res->start + 1;
if (!request_mem_region(res->start, remap_size, pdev->name)) {
dev_err(&pdev->dev, “Cannot request IO\n”);
return -ENXIO;
}

base_addr = ioremap(res->start, remap_size);
if (base_addr == NULL) {
dev_err(&pdev->dev, “Couldn’t ioremap memory at 0x%08lx\n”,
(unsigned long)res->start);
ret = -ENOMEM;
goto err_release_region;
}

myled_proc_entry = proc_create(DRIVER_NAME, 0, NULL,
&proc_myled_operations);
if (myled_proc_entry == NULL) {
dev_err(&pdev->dev, “Couldn’t create proc entry\n”);
ret = -ENOMEM;
goto err_create_proc_entry;
}

printk(KERN_INFO DRIVER_NAME ” probed at VA 0x%08lx\n”,
(unsigned long) base_addr);

return 0;

err_create_proc_entry:
iounmap(base_addr);
err_release_region:
release_mem_region(res->start, remap_size);

return ret;
}

/* device match table to match with device node in device tree */
static const struct of_device_id myled_of_match[] = {
{.compatible = “dglnt,myled-1.00.a”},
{},
};

MODULE_DEVICE_TABLE(of, myled_of_match);

/* platform driver structure for myled driver */
static struct platform_driver myled_driver = {
.driver = {
.name = DRIVER_NAME,
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = myled_of_match},
.probe = myled_probe,
.remove = myled_remove,
.shutdown = myled_shutdown
};

/* Register myled platform driver */
module_platform_driver(myled_driver);

/* Module Informations */
MODULE_AUTHOR(“Digilent, Inc.”);
MODULE_LICENSE(“GPL”);
MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_NAME “: MYLED driver (Simple Version)”);
MODULE_ALIAS(DRIVER_NAME);
[/c]

これをmyled.cとしてdriversディレクトリに保存します。そしたらコンパイル

[shell]

sudo make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

[/shell]

これでmyled.koが出来ると思います。これがデバイスドライバになります。
作成されたものを確認してみましょう。

Screen Shot 2015-01-11 at 14.21.24

デバイスツリー

これで最後の作業になります。
LinuxにmyLedのことを教えないといけません。USBはここのアドレスとかのハードウェアに関するものを記述したものがデバイスツリーでそれをコンパイルして一緒に入れる必要があります。ZYBO用のテンプレートはDigilent_Linux_Tutrial/Linux-Digilent-Dev/arch/arm/boot/dts/zynq-zybo.dts
にありますので、これをdriversディレクトリにコピーしましょう。
コピーしたら中身を編集します。http://bravo-fpga.blogspot.jp/2014/10/zybo-7.htmlを参考にします。

まず、チュートリアルで支持されている変更をしますが、上記サイトを元にchosenを

[shell]

chosen {
/* bootargs = “console=ttyPS0,115200 root=/dev/ram rw earlyprintk”; */
bootargs = “console=ttyPS0,115200 root=/dev/ram rw earlyprintk rootwait devtmpfs.mount=1”;
linux,stdout-path = “/amba@0/serial@e0001000”;
} ;

[/shell]

このように書き換えます。また、一番下にmyledを追加します。

[shell]

ps7_xadc: ps7-xadc@f8007100 {
clocks = <&clkc 12>;
compatible = “xlnx,zynq-xadc-1.00.a”;
interrupt-parent = <&ps7_scugic_0>;
interrupts = <0 7 4>;
reg = <0xf8007100 0x20>;
} ;
myled {
compatible = “dglnt,myled-1.00.a”;
reg = <0x43c30000 0x10000>;
};
} ;
} ;

[/shell]

これでOKです。これをdtcでコンパイルしてdtbというファイルを作ります。

[shell]

../Linux-Digilent-Dev/scripts/dtc/dtc -I dts -O dtb -o devicetree.dtb zynq-zybo.dts

[/shell]

これでdriversディレクトリにdevicetree.dtbが作成されます。

Screen Shot 2015-01-11 at 14.33.30

ここまででSDカードに書き込んでLinuxを立ち上げる準備が出来ました。
次回はZynqのLinuxからecho 0x0F > /proc/myled でLEDをつけてみる

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