1.3 定義platform_driver

與平臺設備對應的平臺設備驅動程序由struct platform_driver 描述:
struct platform_driver {
int (*probe)(struct platform_device *); //探測
int (*remove)(struct platform_device *); //移除
void (*shutdown)(struct platform_device *);//關閉
int (*suspend)(struct platform_device *, pm_
message_t state); //掛起

int (*resume)(struct platform_device *); //恢復
struct device_driver driver;
};

GPIO 的驅動程序中結構體struct platform_driver主要實現了xgpio_driver 的探測和移除函數。代碼如下：
static struct platform_driver xgpio_driver = {
.probe = xgpio_probe,
.remove = xgpio_remove,
.driver = {
.name = xilinx_gpio,
.bus = &platform_bus_type,
.owner = THIS_MODULE,
}

1.4 注冊platform_driver

最后需要調用platform_driver_register()函數注冊平臺設備驅動，在注冊成功后會調用platform_driver結構元素probe 函數指針，進入probe 函數后，需要獲取設備的資源信息。注冊平臺設備驅動的實現函數如下：
static int __init xgpio_init(void)
{
return platform_driver_register (&xgpio_
driver);
}

2 GPIO控制器設備驅動

Linux 是保護模式的操作系統，內核和應用程序分別運行在完全分離的虛擬地址空間,用戶空間的進程一般不能直接訪問硬件。設備驅動充當了硬件和應用軟件之間的紐帶，它與底層硬件直接打交道，按照硬件設備的具體工作方式讀寫設備寄存器，完成設備的輪詢、中斷處理、DMA 通信，進行物理內存向虛擬內存的映射，最終使通信設備能收發數據，使顯示設備能否顯示文字和畫面，使存儲設備能夠記錄文件和數據[1]。

2.1 GPIO 控制器的平臺設備驅動函數實現

使用platform_driver_register(&xgpio_driver)注冊GPIO 設備驅動成功后，利用系統探測函數probe()，獲取設備需要的資源信息。在探測函數中，需要通過platform_get_resource()函數分別獲得GPIO內存和IRQ資源：
struct resource * platform_get_resource(struct platform_device *dev, unsigned int type, unsigned int num);

根據參數type 所指定的類型，IORESOURCE_MEM 和IORESOURCE_IRQ 來獲取指定的資源。

驅動程序中相應代碼為：
regs_res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM, 0);
irq_res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_IRQ, 0);

在獲取資源成功后，驅動程序會申請內核空間和I/O 空間，將物理地址映射到虛擬地址以及申請中斷
等。在Linux 內核空間申請內存的主要函數是kmalloc()、kzalloc()。由這兩個函數申請的內存位于物理內存映射區域，在物理上也是連續的。它們與真實的物理地址只有一個固定的偏移，存在較簡單的轉換關系。

驅動程序中與內存申請有關的程序代碼：
xgpio_inst = kmalloc(sizeof(struct xgpio_instance),GFP_KERNEL);
miscdev = kmalloc(sizeof(struct miscdevice),GFP_KERNEL);

第一個參數是分配的空間大小，第二個標志表示是在內核空間的進程中申請內存。GFP_KERNEL 標志申請內存時，若暫時不能滿足，則進程會睡眠引起阻塞。使用kmalloc()、kzalloc()申請的內存要用kfree()釋放。

2.1.1 申請I/O 內存空間和映射物理內存：

GPIO 設備控制器有一組寄存器用于讀寫設備和獲取設備狀態，即控制寄存器、狀態寄存器和數據寄
存器。這些寄存器位于I/O 內存空間[3]。首先需要調用request_mem_region()申請資源，接著將寄存器地址通過ioremap()將物理地址映射到內核空間虛擬地址，之后才可以調用編程接口訪問這些設備的寄存器。訪問完成后用iounmap()對申請的內核虛擬地址進行釋放，并釋放申請的I/O 內存資源。GPIO 控制器驅動程序的相關代碼如下：
/*申請I/O 內存資源 */
request_mem_region(regs_res->start, remap_size,DRIVER_NAME);
ioremap(regs_res->start, remap_size);
/*映射物理地知道虛擬地址*/

2.1.2 申請中斷：
request_irq(irq_res->start,xgpio_interrupt,0,"XGPIO", xgpio_inst)

irq_res->start 是要申請的硬件中斷號；xgpio_interrupt 是向系統登記的中斷處理函數，是一個
回調函數，中斷發生時，系統調用這個函數，dev_id參數(即xgpio_inst)將被傳遞。

2.1.3 釋放虛擬地址和內存資源
static int xgpio_remove(struct platform_device*pdev) { iounmap(xgpio_inst->base_address);
release_mem_region(xgpio_inst->phys_addr,xgpio_inst->remap_size);
kfree(xgpio_inst);
return 0; /*success*/}

2.2 GPIO 控制器的字符型設備接口實現

在Linux 的文件操作系統調用中，字符型設備一般涉及到打開，讀寫和關閉文件等操作。在控制器驅動程序中要給內核提供file_operations 結構，才能為設備驅動提供用戶調用的接口，定義如下：
static struct file_operations xgpio_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read = xgpio_read,
.open = xgpio_open,
.release = xgpio_release,};

當系統啟動后，GPIO 控制器被初始化，申請資源和內核I/O 內存空間。用戶調用open 函數打開GPIO設備時，系統調用了xgpio_open()函數，主要完成使能中斷等功能。在打開設備后，返回一個文件指針，可以用這個文件指針對設備進行一系列操作。當用戶調用read()函數對控制器進行讀取的時候，系統調用了xgpio_read()函數，讀取GPIO 設備數據寄存器的值。當用戶調用close()函數關閉GPIO 設備時，系統調了用xgpio_release()函數，禁止中斷。

2.2.1 GPIO 控制器open()函數的實現
在打開GPIO 控制器后，依據GPIO 數據文檔，向GPIO 全局中斷使能寄存器GIER 寫入0x80000000，向中斷使能寄存器IER 寫入0x00000003 來使能中斷：xgpio_open()函數實現代碼如下
static int xgpio_open(struct inode *inode, struct file*file)
{
XIo_Out32((int) xgpioinst->v_addr +
XGPIO_GIER_OFFSET, 0x80000000); /* 全局中斷使能 */
XIo_Out32((int) xgpioinst->v_addr +
XGPIO_IER_OFFSET, 0x00000003); /* 使能GPIO中斷 */
return 0;
}