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高手進(jìn)階：Linux系統(tǒng)下驅(qū)動(dòng)程序框架概述

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;一、linux的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外界的接口可以分為三個(gè)部分： 1．驅(qū)動(dòng)程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核的接口 。通過file_operations(include/linux/fs.h)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來完成的 。2．驅(qū)動(dòng)程序與系統(tǒng)引導(dǎo)的接口 。這部分利用驅(qū)動(dòng)程序?qū)υO(shè)備進(jìn)行初始化 。3．驅(qū)動(dòng)程序與設(shè)備的接口 。這部分描述了驅(qū)動(dòng)程序如何與設(shè)備進(jìn)行交互，與具體的設(shè)備密切相關(guān) 。二、根據(jù)功能劃分，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的代碼有以下幾部分： 1．驅(qū)動(dòng)程序的注冊(cè)和注銷 。2．設(shè)備的打開和釋放 。3．設(shè)備的讀寫操作 。4．設(shè)備的控制操作 。5．設(shè)備的中斷和輪詢處理 。三、驅(qū)動(dòng)程序的注冊(cè)和注銷： 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候初始化，也可以在需要的時(shí)候動(dòng)態(tài)加載 。字符設(shè)備的初始化由chr_dev_init()完成，包括對(duì)內(nèi)存（devfs_register_chrdev(MEM_MAJOR,"mem",&memory_fops)），終端（tty_init()），打印機(jī)（lp_init()），鼠標(biāo)（misc_init()）等字符設(shè)備的初始化 。塊設(shè)備初始化由blk_dev_init()完成，這包括對(duì)IDE硬盤（ide_init()），軟盤（floppy_init()），光驅(qū)等塊設(shè)備的初始化 。每個(gè)字符設(shè)備或是塊設(shè)備的初始化都是通過devfs_register_chrdev()或是devfs_register_blkdev()向內(nèi)核注冊(cè) 。在關(guān)閉字符設(shè)備或是塊設(shè)備時(shí)，還需要通過devfs_unregister_chrdev()或是devfs_unregister_blkdev()從內(nèi)核中注銷設(shè)備 。四、設(shè)備的打開和釋放： 打開設(shè)備是由open()來完成的 。例如，打印機(jī)是用lp_open()打開的，而硬盤是用hd_open()打開的 。在大部分設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中，open完成如下工作： 1．增加設(shè)備的是用計(jì)數(shù) 。2．檢查設(shè)備的相關(guān)錯(cuò)誤，如設(shè)備尚未準(zhǔn)備好或是類似硬件的問題 。3．檢查是首次打開，則初始化設(shè)備 。4．識(shí)別次設(shè)備號(hào)，如有必要?jiǎng)t更新f_op指針 。5．如果需要，分配且設(shè)置要放在filp->private_data里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 。釋放設(shè)備由release()來完成，例如釋放打印機(jī)是用lp_release()，而釋放終端設(shè)備是用tty_release() 。釋放設(shè)備的一般步驟包括： 1．釋放在filp->private_data中的open分配的內(nèi)存 。2．如果是最后一次釋放，則關(guān)閉設(shè)備 。3．遞減設(shè)別的使用計(jì)數(shù) 。五、設(shè)備的讀寫操作： 字符設(shè)備使用各自的read()和write()來進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫 。例如，對(duì)虛擬終端的讀寫是通過vcs_read()和vcs_write()來進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的 。塊設(shè)備使用通用的generic_file_read()和generic_file_write()來進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫 。這兩個(gè)通用函數(shù)向請(qǐng)求表添加讀寫請(qǐng)求，內(nèi)核可以通過ll_rw_block()優(yōu)化請(qǐng)求順序 。由于是對(duì)內(nèi)存緩沖區(qū)而不是設(shè)備進(jìn)行操作的，因而可以加快讀寫請(qǐng)求 。如果內(nèi)存緩沖區(qū)內(nèi)沒有要讀入的數(shù)據(jù)或是要將寫請(qǐng)求寫入設(shè)備，那么就要真正的執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸 。這是通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)request_queue和request_fn()來完成(include/linux/blkdev.h） 。六、設(shè)備的控制操作： 除了讀寫操作，有時(shí)還要控制設(shè)備 。這可以通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中的ioctl()來完成 。例如IDE硬盤的控制可以通過hd_ioctl()，對(duì)光驅(qū)的控制可以通過cdrom_ioctl() 。與讀寫操作不同，ioctl()的用法與具體設(shè)備密切相關(guān) 。以軟驅(qū)的floppy_ioctl()為例(drivers/block/floppy.c）： static int fd_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long param); 其中，cmd的取值及含義都是與軟驅(qū)有關(guān)的，比如，F(xiàn)DEJECT表示彈出軟盤 。除了ioctl()，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序還可能有其他控制函數(shù)，比如llseek()等 。七、設(shè)備的輪詢和中斷處理： 對(duì)于不支持中斷的設(shè)備，讀寫時(shí)需要輪詢?cè)O(shè)備狀態(tài)，以及是否需要繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 。例如，打印機(jī) 。如果設(shè)備支持中斷，則可按照中斷方式進(jìn)行 。

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