Linux 固件子系統----如何更新固件

在一般的使用中，可能會需要使用到升級固件這個功能，在linux的系統中提供了固件子系統這個設備模型來幫助快速的升級固件。

在這裏先將linux中提供的常用的接口來說明下：
內核的固件接口：

[cpp] view plaincopy

1. #include <linux/firmware.h>  
2. int request_firmware(const struct firmware **firmware_p, const char *name,  
3.                  struct device *device)  
4. //request_firmware()調用要求用戶空間爲內核定位並提供一個固件映像文件。  
5. //firmware_p：指向firmware image的指針；  
6. //name：firmware文件名稱；  
7. //device：將要加載firmware的設備；  
8. /** 
9.  *      @name will be used as $FIRMWARE in the uevent environment and 
10.  *      should be distinctive enough not to be confused with any other 
11.  *      firmware image for this or any other device. 
12.  **/  

把固件發送到設備後，需要使用下面的函數釋放內核中的結構：

[cpp] view plaincopy

1. void release_firmware(struct firmware *fw);  

由於request_firmware()需要用戶空間的操作，因此在返回前他將保持睡眠狀態。如果當驅動程序必須要使用固件，而又不能進入睡眠時，可以使用下面的異步函數：

[cpp] view plaincopy

1. int request_firmware_nowait(struct module *module, char *name, struct device *device, void *context, void (*cont)(const struct firmware *fw, void *context));  

固件子系統使用sysfs和熱插拔機制工作。當調用request_firmware的時候，在/sys/class/firmware下降創建一個目錄，該設備使用設備名作爲它的目錄名。該目錄包含三個屬性：
loading：
     該屬性由負責加載固件的用戶空間進程設置爲1.當裝載過程完畢時，他將設置爲0.將loading設置爲-1，將終止固件裝載過程。
data：
    data是一個二進制屬性，用來接收固件數據。在設置完loading後，用戶空間進程將把固件寫入該屬性；
device：
    該屬性是到/sys/devices下相應入口的符號鏈接；


瞭解了基本的函數說明之後，這裏要了解利用系統的固件子系統來進行升級的步驟：
1、從內核層要發送請求到應用層，這裏就要用到我們所說的request_firmware來實現這個步驟；
2、從應用層copy固件到內核層，這裏就是應用層的編寫，簡單的open，write；
3、內核將接收到的固件通過固有的協議寫入硬件設備中；
這三個步驟就可以來完成此次的升級。如果只是簡單的使用的話，這裏可以有一個簡單的demo例子可以給你，你只要把這段代碼改成你的即可。
例子：

[cpp] view plaincopy

1. retval = request_firmware(&cust_firmware, devices->fw_fname, dev);  
2.     if (retval < 0) {  
3.         pr_err("%s: %s request firmware failed(%d)\n", __func__,  
4.                         devices->fw_fname, retval);  
5.     } else {  
6.         /* check and start upgrade */  
7.         devices_upgrade_start();//這裏就是自己實現的函數，跟實際的物理硬件相關  
8.                   
9.         release_firmware(cust_firmware);  
10.     }  

如果只是想使用的話，到了這裏就可以結束了，這就是內核中如何的升級固件的接口。如果想看看是如何實現的，可以向下繼續討論。當然，自己理解的也不一定對。
要分析，這裏我們就從使用的函數入口，看下內核中是如何來處理這種事情的。
request_firmware()
    ---->fw_get_builtin_firmware() //檢查是否在__start_builtin_fw和__end_builtin_fw之間有沒有指定的firmware
---->fw_create_instance() //通過device_create_bin_file來在sys下創建更新固件的接口
---->kobject_uevent() //通過kobject來上報uevent通知應用層需要更新firmware
---->wait_for_completion //等待應用加載萬firmware完成；

當然看到了這裏我們就可以瞭解到這裏只是簡單的將firmware的uevent事件上報給應用層來處理，這裏我們來追蹤下是誰在接收這個event事件。
這裏我們要看一下系統中的init.c文件。至於爲什麼要看這個文件，因爲我們從底層的request_firmware可以看到是通過kobject uevent來通知應用層，底層有需求，應用就需要滿足需求。
而uevent的監聽的建立則是在init進程中創建的。

[cpp] view plaincopy

1. ueventd_main  
2.     ---->device_init()  
3.         ----->open_uevent_socket()  
4.                 -----> s = socket(PF_NETLINK, SOCK_DGRAM, NETLINK_KOBJECT_UEVENT); //創建一個socket來監聽KOBJECT_UEVENT；  
5.     ---->handle_device_fd(); //調用uevent的NETLINK_KOBJECT_UEVENT的socket處理函數  
6.         -----> parse_event(msg, &uevent);//解析上傳的uevent數據；  
7.         ----->handle_firmware_event(); //開始處理firmware的event  
8.             ----->process_firmware_event();//打開dev的attr結點  
9.                 ---->load_firmware();//下載firmware  
10.                     ---->write(loading_fd, "1", 1);  /* start transfer */  
11.                     ---->寫入firmware  
12.                     ----> if(!ret)  
13.                             write(loading_fd, "0", 1);  /* successful end of transfer */  
14.                         else  
15.                             write(loading_fd, "-1", 2); /* abort transfer */  

到了這裏，可以看到，整個用戶空間的下載的過程就結束了。
下面來看下上面提到的在kernel中如何在sys中建立bin_attr的過程，這個過程其實是封裝在request_firmware中的。
當然你也可以採用下面的這個辦法來自己建立，當然這個過程就需要應用來主動發起，而不是驅動主動發起。

[cpp] view plaincopy

1. static ssize_t firmware_write(struct kobject *kobj,  
2.                 struct bin_attribute *bin_attr,  
3.                 char *buf, loff_t pos, size_t size)  
4. {  
5.     struct device *dev = container_of(kobj, struct device, kobj);  
6.     struct cust_devices *ts = dev_get_drvdata(dev);  
7.     LOCK(ts->mutex);  
8.     //處理firmware的寫操作，這個就涉及到相關的與具體的硬件來交互；  
9.     UNLOCK(ts->mutex);  
10.     return size;  
11. }  
12.   
13.   
14. static ssize_t firmware_read(struct kobject *kobj,  
15.     struct bin_attribute *ba,  
16.     char *buf, loff_t pos, size_t size)  
17. {  
18.     int count = 0;  
19.     u8 reg_data;  
20.     struct device *dev = container_of(kobj, struct device, kobj);  
21.     struct cust_devices *ts = dev_get_drvdata(dev);  
22.   
23.   
24.     LOCK(ts->mutex);  
25.     //讀取底層的firmware mode之類的屬性，可以在這裏實現；  
26.     UNLOCK(ts->mutex);  
27.     return count;  
28. }  
29.   
30.   
31. static struct bin_attribute cust_devices_firmware = {  
32.     .attr = {  
33.         .name = "firmware",  
34.         .mode = 0644,  
35.     },  
36.     .size = XXX, //是否可以超過PAGE_SIZE？？？？  
37.     .read = firmware_read,  
38.     .write = firmware_write,  
39. };  
40. struct bin_attribute {  
41.     struct attribute    attr;  
42.     size_t          size;  
43.     void            *private;  
44.     ssize_t (*read)(struct file *, struct kobject *, struct bin_attribute *,  
45.             char *, loff_t, size_t);  
46.     ssize_t (*write)(struct file *,struct kobject *, struct bin_attribute *,  
47.              char *, loff_t, size_t);  
48.     int (*mmap)(struct file *, struct kobject *, struct bin_attribute *attr,  
49.             struct vm_area_struct *vma);  
50. };  
51.   
52.   
53. if (sysfs_create_bin_file(&dev->kobj, &devices_firmware))  
54.             printk(KERN_ERR "%s: unable to create file\n",  
55.                 __func__);  

代碼到了這裏，可以結束了，底層也實現了，上層也知道從哪裏獲取了。