| 以文本方式查看主題 - 曙海教育集團(tuán)論壇 (http://www.rfoamep.cn/bbs/index.asp) -- Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā) (http://www.rfoamep.cn/bbs/list.asp?boardid=33) ---- Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)_例解 (http://www.rfoamep.cn/bbs/dispbbs.asp?boardid=33&id=1717) |
| -- 作者：wangxinxin -- 發(fā)布時(shí)間：2010-11-24 10:00:55 -- Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)_例解 一．基本知識 1． 驅(qū)動(dòng)分類 字符設(shè)備character device：采用字符流方式訪問的設(shè)備，如字符終端，串口，一般順序訪問，但也可以前后移動(dòng)訪問指針，如幀捕捉卡 塊設(shè)備Block device：采用數(shù)據(jù)塊方式訪問的設(shè)備，如磁盤等，可以隨意移動(dòng)訪問。和字符設(shè)備的差異在于內(nèi)核內(nèi)部管理數(shù)據(jù)的方式，如采用緩存機(jī)制等。并必須支持 mount文件系統(tǒng)。 上兩者通過mknod來創(chuàng)建設(shè)備并使用 網(wǎng)絡(luò)接口 network interface：數(shù)據(jù)包傳輸方式訪問的設(shè)備，和上兩者不同。通過ifconfig來創(chuàng)建和配置設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)同塊驅(qū)動(dòng)最大的不同在于網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)異步接受外界數(shù)據(jù)，而塊驅(qū)動(dòng)只對內(nèi)核的請求作出響應(yīng)。 其他other：總線類，如USB, PCI, SCSI等，/proc接口等，一般同其他驅(qū)動(dòng)聯(lián)合使用 2． 模塊 Linux下驅(qū)動(dòng)以模塊的方式展現(xiàn)，可以單獨(dú)作為模塊在運(yùn)行時(shí)同內(nèi)核連接，也可以直接連接進(jìn)內(nèi)核。模塊同內(nèi)核版本密切相關(guān)。通過模塊計(jì)數(shù)來維持生命周期，確定是否可卸載。/proc/modules保存了當(dāng)前連接入內(nèi)核的模塊信息。 模塊和應(yīng)用程序的差異： 模塊運(yùn)行在內(nèi)核空間，應(yīng)用程序在用戶空間 模塊只能使用內(nèi)核導(dǎo)出的函數(shù)，不能使用其他函數(shù)庫，包括glibc庫。 模塊必須考慮到并發(fā)，所以代碼都必須是可重入的。 3． 資源 模塊需要申請資源（I/O端口，I/O內(nèi)存，DMA通道，中斷等） /proc下的ioports，iomem，dma，interrupts列出了已注冊的資源 4． 設(shè)備 設(shè)備一般是采用設(shè)備文件方式，處于/dev下，但也并非一定需要，如網(wǎng)卡就沒有。每個(gè)設(shè)備有設(shè)備名稱，主設(shè)備號和次設(shè)備號。主設(shè)備號標(biāo)識設(shè)備對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)程序需要向系統(tǒng)注冊一個(gè)主設(shè)備號。次設(shè)備號區(qū)分具體設(shè)備，由驅(qū)動(dòng)程序管理。 5． 中斷處理 驅(qū)動(dòng)通過request_irq和free_irq來申請和釋放中斷號。 調(diào)用request_irq的正確位置應(yīng)該是在設(shè)備第一次打開，硬件被告知產(chǎn)生中斷之前；調(diào)用free_irq的正確位置應(yīng)該是在最后一次關(guān)閉設(shè)備，硬件被告知不要再中斷處理之后。這種方式需要為每個(gè)設(shè)備保存一個(gè)打開計(jì)數(shù)。 中斷處理函數(shù)的限制 （1） 在中斷發(fā)生時(shí)運(yùn)行，不能向用戶空間發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，因?yàn)樗皇窃谌魏芜M(jìn)程上下文執(zhí)行的 （2） 不能做任何可能發(fā)生睡眠的操作，如sleep_on，使用不帶GFP_ATOMIC標(biāo)志的分配內(nèi)存操作，或鎖定一個(gè)信號量等 （3） 不能調(diào)用schedule函數(shù) 技巧： 執(zhí)行時(shí)間盡量短，長時(shí)間計(jì)算采用tasklet或任務(wù)隊(duì)列方式。一般采用Top half和Bottom half方式。Top half是實(shí)際中斷處理例程，盡量短。Bottom half是一個(gè)被Top half調(diào)度，并在稍后更安全時(shí)執(zhí)行的例程，一般用tasklet方式 典型情況為：頂半部程序保存設(shè)備數(shù)據(jù)到一個(gè)設(shè)備特定緩存區(qū)并調(diào)度它的底半部，并且退出。底半部執(zhí)行其他必要工作，如喚醒進(jìn)程，啟動(dòng)其他I/O操作等，此時(shí)所有的中斷都處于啟用狀態(tài)。但底半部程序也受同樣中斷處理函數(shù)的限制 具體中斷個(gè)數(shù)以及中斷號分配等，和具體CPU相關(guān)，要參見CPU說明。每個(gè)中斷都會有中斷掩碼位（該中斷是否有效，enable_irq/disable_irq就修改該位），中斷懸掛位（該中斷是否生成），中斷優(yōu)先級（該中斷的優(yōu)先級） 二．模塊函數(shù) Init_module：初始化函數(shù)，注冊模塊，連接到內(nèi)核時(shí)被調(diào)用 Clean_module：卸載函數(shù)，Init_module的逆操作，撤消所有注冊，從內(nèi)核中移出時(shí)調(diào)用 （常用方式是自定義初始化/卸載函數(shù)，使用module_init(my_init)，module_exit(my_cleanup)來聲明，使得直接連接進(jìn)內(nèi)核的驅(qū)動(dòng)更容易編寫，因?yàn)閮?nèi)核中每個(gè)驅(qū)動(dòng)的初始化/卸載函數(shù)為不同名字） 驅(qū)動(dòng)可以提供的其他函數(shù)，通過file_operations結(jié)構(gòu)，常用的有 open打開設(shè)備，應(yīng)該是對設(shè)備的第一個(gè)操作函數(shù)。如為NULL，則所有調(diào)用都成功 release關(guān)閉設(shè)備，在文件結(jié)構(gòu)被釋放。只有當(dāng)設(shè)備文件的所有拷貝都被釋放時(shí)，才進(jìn)行release調(diào)用，而不是每次應(yīng)用調(diào)close時(shí)都執(zhí)行。同open一樣，也可以為NULL read 用來從設(shè)備接受數(shù)據(jù)。 write用來往設(shè)備發(fā)數(shù)據(jù) ioctl是用來給設(shè)備發(fā)送命令的接口函數(shù) mmap用來請求將設(shè)備內(nèi)存映射到進(jìn)程空間 poll是兩個(gè)系統(tǒng)調(diào)用poll和select的背后支撐。如果驅(qū)動(dòng)未ㄒ澹蚣偕梟璞訃瓤啥劣摯尚礎(chǔ)?/P> 三．建議的一些技巧 1．在線參考Linux內(nèi)核源碼，通過“The Linux Cross-Reference project ”站點(diǎn)，如http://www.iglu.org.il/lxr/blurb.html，http://lxr.linux.no/，很方便查找各個(gè)Identifie 2．就是根據(jù)具體硬件功能，參考相類似的驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行修改。Linux下開發(fā)的好處就在于源碼共享，各種硬件基本上都能找到類似功能的驅(qū)動(dòng)源碼，在Linux提供的較可靠的驅(qū)動(dòng)上進(jìn)行修改，有利于提高開發(fā)效率和驅(qū)動(dòng)的可靠性。首先采用模塊方式進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試好后根據(jù)具體情況考慮是否直接連接到內(nèi)核中。 3．其他技巧包括： 多用printk打印調(diào)試信息，內(nèi)核調(diào)試需要掌握日志調(diào)試技術(shù) 掌握內(nèi)核定時(shí)器和tasklet，這兩個(gè)也是驅(qū)動(dòng)中常用的 自旋鎖的使用，規(guī)范的驅(qū)動(dòng)都使用自旋鎖，即使在單處理器情況下仍考慮到并發(fā)處理，并要注意如在中斷處理函數(shù)中使用spin_lock和spin_unlock，此時(shí)在非中斷函數(shù)中必須使用spin_lock_irqsave或spin_lock_irq等禁用中斷的版本，以防死鎖 4．手中一本驅(qū)動(dòng)開發(fā)必備之Linux Device Drivers 2nd的中文版或英文版 |