碰碰91一区二区,99久久综合国产二区高清闺蜜,國產在線91精品入口

您當(dāng)前所在位置：首頁 → 操作系統(tǒng) → LINUX → 如何編寫Linux設(shè)備驅(qū)動程序

如何編寫Linux設(shè)備驅(qū)動程序 時間：2015-06-28 00:00:00 來源：IT貓撲網(wǎng) 作者：網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評論(0)

　　序言

　　Linux是Unix操作系統(tǒng)的一種變種，在Linux下編寫驅(qū)動程序的原理和思想完全類似于其他的Unix系統(tǒng)，但它dos或window環(huán)境下的驅(qū)動程序有很大的區(qū)別。在Linux環(huán)境下設(shè)計驅(qū)動程序，思想簡潔，操作方便，功能也很強(qiáng)大，但是支持函數(shù)少，只能依賴kernel中的函數(shù)，有些常用的操作要自己來編寫，而且調(diào)試也不方便。本人這幾周來為實(shí)驗(yàn)室自行研制的一塊多媒體卡編制了驅(qū)動程序，獲得了一些經(jīng)驗(yàn)，愿與Linux fans共享，有不當(dāng)之處，請予指正。以下的一些文字主要來源于khg，johnsonm的Write linux device driver，Brennan's Guide to Inline Assembly，The Linux A-Z，還有清華BBS上的有關(guān)device driver的一些資料. 這些資料有的已經(jīng)過時，有的還有一些錯誤，我依據(jù)自己的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了修正.

　　一、Linux device driver 的概念

　　系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序之間的接口，設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機(jī)器硬件之間的接口.設(shè)備驅(qū)動程序?yàn)閼?yīng)用程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)，這樣在應(yīng)用程序看來，硬件設(shè)備只是一個設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以象操作普通文件一樣對硬件設(shè)備進(jìn)行操作.設(shè)備驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，它完成以下的功能:

　　1.對設(shè)備初始化和釋放.

　　2.把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù).

　　3.讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)和回送應(yīng)用程序請求的數(shù)據(jù).

　　4.檢測和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯誤.

　　在Linux操作系統(tǒng)下有兩類主要的設(shè)備文件類型，一種是字符設(shè)備，另一種是塊設(shè)備.字符設(shè)備和塊設(shè)備的主要區(qū)別是:在對字符設(shè)備發(fā)出讀/寫請求時，實(shí)際的硬件I/O一般就緊接著發(fā)生了，塊設(shè)備則不然，它利用一塊系統(tǒng)內(nèi)存作緩沖區(qū)，當(dāng)用戶進(jìn)程對設(shè)備請求能滿足用戶的要求，就返回請求的數(shù)據(jù)，如果不能，就調(diào)用請求函數(shù)來進(jìn)行實(shí)際的I/O操作.塊設(shè)備是主要針對磁盤等慢速設(shè)備設(shè)計的，以免耗費(fèi)過多的CPU時間來等待.

　　已經(jīng)提到，用戶進(jìn)程是通過設(shè)備文件來與實(shí)際的硬件打交道.每個設(shè)備文件都都有其文件屬性(c/b)，表示是字符設(shè)備還塊設(shè)備。另外每個文件都有兩個設(shè)備號，第一個是主設(shè)備號，標(biāo)識驅(qū)動程序，第二個是從設(shè)備號，標(biāo)識使用同一個設(shè)備驅(qū)動程序的不同的硬件設(shè)備，比如有兩個軟盤，就可以用從設(shè)備號來區(qū)分他們.設(shè)備文件的的主設(shè)備號必須與設(shè)備驅(qū)動程序在登記時申請的主設(shè)備號一致，否則用戶進(jìn)程將無法訪問到驅(qū)動程序.

　　最后必須提到的是，在用戶進(jìn)程調(diào)用驅(qū)動程序時，系統(tǒng)進(jìn)入核心態(tài)，這時不再是搶先式調(diào)度.也就是說，系統(tǒng)必須在你的驅(qū)動程序的子函數(shù)返回后才能進(jìn)行其他的工作.如果你的驅(qū)動程序陷入死循環(huán)，不幸的是你只有重新啟動機(jī)器了，然后就是漫長的fsck。

　　二、實(shí)例剖析

　　我們來寫一個最簡單的字符設(shè)備驅(qū)動程序。雖然它什么也不做，但是通過它可以了解Linux的設(shè)備驅(qū)動程序的工作原理.把下面的C代碼輸入機(jī)器，你就會獲得一個真正的設(shè)備驅(qū)動程序.不過我的kernel是2.0.34，在低版本的kernel上可能會出現(xiàn)問題，我還沒測試過。

　　#define __NO_VERSION__

　　#include

　　char kernel_version [] = UTS_RELEASE;

　　這一段定義了一些版本信息，雖然用處不是很大，但也必不可少。Johnsonm說所有的驅(qū)動程序的開頭都要包含，但我看倒是未必。

　　由于用戶進(jìn)程是通過設(shè)備文件同硬件打交道，對設(shè)備文件的操作方式不外乎就是一些系統(tǒng)調(diào)用，如 open，read，write，close....，注意，不是fopen， fread，但是如何把系統(tǒng)調(diào)用和驅(qū)動程序關(guān)聯(lián)起來呢?這需要了解一個非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):

　　struct file_operations {

　　int (*seek) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);

　　int (*read) (struct inode * ，struct file *， char ，int);

　　int (*write) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);

　　int (*readdir) (struct inode * ，struct file *， struct dirent * ，int);

　　int (*select) (struct inode * ，struct file *， int ，select_table *);

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

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

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

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

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

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

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

　　int (*revalidate) (dev_t dev);

　　}

　　這個結(jié)構(gòu)的每一個成員的名字都對應(yīng)著一個系統(tǒng)調(diào)用.用戶進(jìn)程利用系統(tǒng)調(diào)用在對設(shè)備文件進(jìn)行諸如read/write操作時，系統(tǒng)調(diào)用通過設(shè)備文件的主設(shè)備號找到相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序，然后讀取這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的函數(shù)指針，接著把控制權(quán)交給該函數(shù).這是linux的設(shè)備驅(qū)動程序工作的基本原理.既然是這樣，則編寫設(shè)備驅(qū)動程序的主要工作就是編寫子函數(shù)，并填充file_operations的各個域.

　　相當(dāng)簡單，不是嗎?

　　下面就開始寫子程序.

　　#include

　　unsigned int test_major = 0;

　　static int read_test(struct inode *node，struct file *file，

　　char *buf，int count)

　　{

　　int left;

　　if (verify_area(VERIFY_WRITE，buf，count) == -EFAULT )

　　return -EFAULT;

　　for(left = count ; left > 0 ; left--)

　　{

　　__put_user(1，buf，1);

　　buf++;

　　}

　　return count;

　　}

　　這個函數(shù)是為read調(diào)用準(zhǔn)備的.當(dāng)調(diào)用read時，read_test()被調(diào)用，它把用戶的緩沖區(qū)全部寫1.buf 是read調(diào)用的一個參數(shù).它是用戶進(jìn)程空間的一個地址.但是在read_test被調(diào)用時，系統(tǒng)進(jìn)入核心態(tài).所以不能使用buf這個地址，必須用__put_user()，這是kernel提供的一個函數(shù)，用于向用戶傳送數(shù)據(jù).另外還有很多類似功能的函數(shù).請參考.在向用戶空間拷貝數(shù)據(jù)之前，必須驗(yàn)證buf是否可用。

　　這就用到函數(shù)verify_area.

　　static int write_tibet(struct inode *inode，struct file *file，

　　const char *buf，int count)

　　{

　　return count;

　　}

　　static int open_tibet(struct inode *inode，struct file *file )

　　{

　　MOD_INC_USE_COUNT;

　　return 0;

　　}

　　static void release_tibet(struct inode *inode，struct file *file )

　　{

　　MOD_DEC_USE_COUNT;

　　}

　　這幾個函數(shù)都是空操作.實(shí)際調(diào)用發(fā)生時什么也不做，他們僅僅為下面的結(jié)構(gòu)提供函數(shù)指針。

　　struct file_operations test_fops = {

　　NULL，

　　read_test，

　　write_test，

　　NULL，???? /* test_readdir */

　　NULL，

　　NULL，???? /* test_ioctl */

　　NULL，???? /* test_mmap */

　　open_test，

　　release_test， NULL，? /* test_fsync */

　　NULL，???? /* test_fasync */

　　/* nothing more， fill with NULLs */

　　};

#p#副標(biāo)題#e#

　　設(shè)備驅(qū)動程序的主體可以說是寫好了。現(xiàn)在要把驅(qū)動程序嵌入內(nèi)核。驅(qū)動程序可以按照兩種方式編譯。一種是編譯進(jìn)kernel，另一種是編譯成模塊(modules)，如果編譯進(jìn)內(nèi)核的話，會增加內(nèi)核的大小，還要改動內(nèi)核的源文件，而且不能動態(tài)的卸載，不利于調(diào)試，所以推薦使用模塊方式。

　　int init_module(void)

　　{

　　int result;

　　result = register_chrdev(0， "test"， &test_fops);

　　if (result < 0) {

　　printk(KERN_INFO "test: can't get major number\n");

　　return result;

　　}

　　if (test_major == 0)? test_major = result;?? /* dynamic */

　　return 0;

　　}

　　在用insmod命令將編譯好的模塊調(diào)入內(nèi)存時，init_module 函數(shù)被調(diào)用。在這里，init_module只做了一件事，就是向系統(tǒng)的字符設(shè)備表登記了一個字符設(shè)備。register_chrdev需要三個參數(shù)，參數(shù)一是希望獲得

關(guān)鍵詞標(biāo)簽：Linux設(shè)備驅(qū)動程序

相關(guān)閱讀

文章評論

查看所有0條評論>>