分享
 
 
 

Linux 驱动程序设计

王朝system·作者佚名  2006-11-24
窄屏简体版  字體: |||超大  

PROGRAM FOR BLOCK DEVICE DRIVER OF DEVFS TYPE

对linux的devfs类型的驱动程序的编写可以从以下几大内容理解和入手:

通过分析驱动程序源代码可以发现驱动程序一般可分三部分:

核心数据结构;核心数据和资源的初始化,注册以及注消,释放;底层设备操作函数;

A.核心数据结构

struct file_operations fops 设备驱动程序接口

struct file_operations {

struct module *owner;

loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);

ssize_t (*read) (struct file *, char *, size_t, loff_t *);

ssize_t (*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t *);

int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);

unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);

int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);

int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);

int (*open) (struct inode *, struct file *);

int (*flush) (struct file *);

int (*release) (struct inode *, struct file *);

int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);

int (*fasync) (int, struct file *, int);

int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);

ssize_t (*readv) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t *);

ssize_t (*writev) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t *);

ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);

unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);

};

block_device_operations 块设备驱动程序接口

{ int (*open) (struct inode *, struct file *);

int (*release) (struct inode *, struct file *);

int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned, unsigned long);

int (*check_media_change) (kdev_t);

int (*revalidate) (kdev_t);

struct module *owner;

};块设备的READ().WRITE()不在这里注册,而是在设备的读写请求队列里注册,内核在这里将调用通用的blk_read(),blk_write().向读写队列

发出读写请求.

Linux 利用这些数据结构向内核注册open(),release(),ioctl(),check_media_change(),rvalidate()等函数的入口句柄.

我们将要编写的open(),release(),ioctl(),check_media_change(),revalidate()等函数,将在驱动初始化的时候,

通过一个此结构类型的变量向内核提供函数的 入口.

struct request_queue_t 设备请求队列的数据结构

struct request_list {

unsigned int count;

unsigned int pending[2];

struct list_head free;

};

struct request {

struct list_head queue;

int elevator_sequence;

kdev_t rq_dev;

int cmd; /* READ or WRITE */

int errors;

unsigned long start_time;

unsigned long sector;

unsigned long nr_sectors;

unsigned long hard_sector, hard_nr_sectors;

unsigned int nr_segments;

unsigned int nr_hw_segments;

unsigned long current_nr_sectors, hard_cur_sectors;

void * special;

char * buffer;

struct completion * waiting;

struct buffer_head * bh;

struct buffer_head * bhtail;

request_queue_t *q;

};

struct request_queue

{

/*

* the queue request freelist, one for reads and one for writes

*/

struct request_list rq;

/*

* The total number of requests on each queue

*/

int nr_requests;

/*

* Batching threshold for sleep/wakeup decisions

*/

int batch_requests;

/*

* The total number of 512byte blocks on each queue

*/

atomic_t nr_sectors;

/*

* Batching threshold for sleep/wakeup decisions

*/

int batch_sectors;

/*

* The max number of 512byte blocks on each queue

*/

int max_queue_sectors;

/*

* Together with queue_head for cacheline sharing

*/

struct list_head queue_head;

elevator_t elevator;

request_fn_proc * request_fn;

merge_request_fn * back_merge_fn;

merge_request_fn * front_merge_fn;

merge_requests_fn * merge_requests_fn;

make_request_fn * make_request_fn;

plug_device_fn * plug_device_fn;

/*

* The queue owner gets to use this for whatever they like.

* ll_rw_blk doesn't touch it.

*/

void * queuedata;

/*

* This is used to remove the plug when tq_disk runs.

*/

struct tq_struct plug_tq;

/*

* Boolean that indicates whether this queue is plugged or not.

*/

int plugged:1;

/*

* Boolean that indicates whether current_request is active or

* not.

*/

int head_active:1;

/*

* Boolean that indicates you will use blk_started_sectors

* and blk_finished_sectors in addition to blk_started_io

* and blk_finished_io. It enables the throttling code to

* help keep the sectors in flight to a reasonable value

*/

int can_throttle:1;

unsigned long bounce_pfn;

/*

* Is meant to protect the queue in the future instead of

* io_request_lock

*/

spinlock_t queue_lock;

/*

* Tasks wait here for free read and write requests

*/

wait_queue_head_t wait_for_requests;

struct request *last_request;

};

缓冲区和对缓冲区相应的I/O操作在此任务队列中相关联,等待内核的调度.如果是字符设备就不需要此数据结构.而

块设备的read(),write()函数则在buffer_queue的initize和设备请求队列进行处理请求时候传递给request_fn().

struct request_queue_t{}设备请求队列的变量类型,驱动程序在初始化的时候需要填写request_fn().

其他的数据结构还有 I/O port,Irq,DMA 资源分配,符合POSIX标准的ioctl的cmd的构造和定义,以及描述设备自身的

相关数据结构定义-如设备的控制寄存器的相关数据结构定义,BIOS里的参数定义,设备类型定义等.

B.初始化和注册和注消,模块方式驱动程序的加载和卸载.

设备驱动程序在定义了数据结构后 ,首先开始初始化:

如I/O 端口的检查和登记,内核对 I/O PORT的检查和登记提供了两个 函数check_region(int io_port, int off_set)

和request_region(int io_port, int off_set,char *devname).I/O Port登记后,就可以用inb()和outb()进行操作了 .

还有DMA和Irq的初始化检查和 登记,

int request_irq(unsigned int irq ,void(*handle)(int,void *,struct pt_regs *),unsigned int long flags,

const char *device);

irq: 是要申请的中断。

handle:中断处理函数指针。

flags:SA_INTERRUPT 请求一个快速中断,0 正常中断。

device:设备名。

如果登记成功,返回0,这时在/proc/interrupts文件中可以看你请求的中断。

DMA主要是在内存中分配交换内存空间.还有缓冲区,设备请求队列的初始化.

还有设备控制寄存器的检查和初始化,还有对设备自身相关的数据结构的初始化,填写一些设备特定的数据等.

然后,开始注册

devfs_register()向VFS注册统一的设备操作函数.

static struct file_operations XXX_fops = {

owner: THIS_MODULE, XXX_fops所属的设备模块

read: XXX_read, 读设备操作

write: XXX_write, 写设备操作

ioctl: XXX_ioctl, 控制设备操作

mmap: XXX_mmap, 内存重映射操作

open: XXX_open, 打开设备操作

release: XXX_release 释放设备操作

/* ... */

};

blk_init_queue()队列初始化函数.

request_irq()中断注册函数

相应的注消函数:

devfs_unregister (devfs_handle_t de){};

free_irq()释放中断,I/O资源,释放缓冲区,释放设备,请求队列,VFS节点等.

模块方式驱动程序的加载和卸载.

static int __init _init_module (void)

{

/* ... */

}

static void __exit _cleanup_module (void)

{

}

/* 加载驱动程序模块入口 */

module_init(_init_module);

/* 卸载驱动程序模块入口 */

module_exit(_cleanup_module);

_intrrupt()

设备发生中断时的处理程序.

{

1.对共享中断的处理;

2.对spinlock以及其他的事务的处理;

}

C. 底层设备操作函数的编写

read().write(),open(),release(),check_media_change(),revalidate()等.

open()和release()

打开设备是通过调用file_operations结构中的函数open( )来完成的,它是驱动程序用来为今后的操作完成初始化准备工作的。在大部分驱动程序中,open( )通常需要完成下列工作:

1. 检查设备相关错误,如设备尚未准备好等。

2. 如果是第一次打开,则初始化硬件设备。

3. 识别次设备号,如果有必要则更新读写操作的当前位置指针f_ops。

4. 分配和填写要放在file->private_data里的数据结构。

5. 使用计数增1。

释放设备是通过调用file_operations结构中的函数release( )来完成的,这个设备方法有时也被称为close( ),它的作用正好与open( )相反,通常要完成下列工作:

1. 使用计数减1。

2. 释放在file->private_data中分配的内存。

3. 如果使用计算为0,则关闭设备。

read()和 write()

字符设备的读写操作相对比较简单,直接使用函数read( )和write( )就可以了。但如果是块设备的话,则需要调用函数block_read( )和block_write( )来进行数据读写,这两个函数将向设备请求表中增加读写请求,以便Linux内核可以对请求顺序进行优化。由于是对内存缓冲区而不是直接对设备进行操作的,因此能很大程度上加快读写速度。如果内存缓冲区中没有所要读入的数据,或者需要执行写操作将数据写入设备,那么就要执行真正的数据传输,这是通过调用数据结构blk_dev_struct中的函数request_fn( )来完成的。

ioctl()--将cmd进行解释,并送到设备的控制寄存器.事实上,read()和write()也要通过ioctl()来完成操作的 .

ioctl(){

CASE CMD{

SWITCH CASE1:{...};

SWITCH CASE2:{...};

SWITCH CASE N:{...};

.

.

DEFAULT : {...};

}

END CASE

总结:

我们可以看出一个linux的驱动程序通常包含如下:

初始化设备模块、

{I/O port ,DMA.Irq,内存 buffer,初始化并且填写具体设备数据结构,注册 fops的具体函数等等 }

中断处理模块、设备释放模块、设备卸载模块

设备打开模块、数据读写和控制模块、

驱动装载模块、驱动释放模块.

浙江省城乡规划设计研究院计算机中心

 
 
 
免责声明:本文为网络用户发布,其观点仅代表作者个人观点,与本站无关,本站仅提供信息存储服务。文中陈述内容未经本站证实,其真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
2023年上半年GDP全球前十五强
 百态   2023-10-24
美众议院议长启动对拜登的弹劾调查
 百态   2023-09-13
上海、济南、武汉等多地出现不明坠落物
 探索   2023-09-06
印度或要将国名改为“巴拉特”
 百态   2023-09-06
男子为女友送行,买票不登机被捕
 百态   2023-08-20
手机地震预警功能怎么开?
 干货   2023-08-06
女子4年卖2套房花700多万做美容:不但没变美脸,面部还出现变形
 百态   2023-08-04
住户一楼被水淹 还冲来8头猪
 百态   2023-07-31
女子体内爬出大量瓜子状活虫
 百态   2023-07-25
地球连续35年收到神秘规律性信号,网友:不要回答!
 探索   2023-07-21
全球镓价格本周大涨27%
 探索   2023-07-09
钱都流向了那些不缺钱的人,苦都留给了能吃苦的人
 探索   2023-07-02
倩女手游刀客魅者强控制(强混乱强眩晕强睡眠)和对应控制抗性的关系
 百态   2020-08-20
美国5月9日最新疫情:美国确诊人数突破131万
 百态   2020-05-09
荷兰政府宣布将集体辞职
 干货   2020-04-30
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案逍遥观:鹏程万里
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案神机营:射石饮羽
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案昆仑山:拔刀相助
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案天工阁:鬼斧神工
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案丝路古道:单枪匹马
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:与虎谋皮
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:李代桃僵
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:指鹿为马
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案金陵:小鸟依人
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案金陵:千金买邻
 干货   2019-11-12
 
推荐阅读
 
 
 
>>返回首頁<<
 
靜靜地坐在廢墟上,四周的荒凉一望無際,忽然覺得,淒涼也很美
© 2005- 王朝網路 版權所有