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linux设备驱动书籍详细说明
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更新于2023-03-03
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对LDD3不太懂的地方做了细致的说明。从字符驱动开始,还有块设备驱动的用法。等相关的地方进行说明。
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Linux设备驱动程序学习 - Linux设备驱动程序 - Tekkaman Ninja
http://blog.chinaunix.net/u1/34474/showart_404278.html[2009-8-27 7:54:04]
Linux设备驱动程序学习
前言:
接触ARM-Linux已经有9个多月了,经历了毕业设计和公司的练习设计,对ARM-Linux有了一定的了解,也让我爱上
了ARM-Linux,决心以后从事Linux的工作。
8月份开始,我算是从头认认真真,一步一个脚印地学习ARM-Linux。先后对博创UP-NETARM2410-S和友善之
臂SBC2440V4进行了系统移植,包括U-Boot1.2.0、Linux2.6.22.2,并针对3个网卡芯片进行了U-Boot和Linux的驱动移植,制作
了一个cramfs和nfs文件系统。可以说已经很好地构建了一个以网络为基础的ARM-Linux开发平台。这些工作不仅是以后开发必须的,
我也在这些过程中进一步地加深了对ARM-Linux系统的认识。由于工作的需要,两个平台上的其他外设的驱动移植已经基本停滞了,现
在开始完全投入到Linux设备驱动程序的学习中。
我早在7月底开始就在看《Linux设备驱动程序(第3版)》但是发现效果不明显。究其原因:缺乏实践。学编程就和学游泳是一样的,
只是纸上谈兵是学不会的。没有在实践中学习,很快就忘了所学的知识,到头来只学了个大概。从今天开始我将跟随《Linux设备驱动程
序(第3版)》的路线,边学习边编程,同时写这份记录,来巩固学习的效果。
首先,因为我是在学习ARM-Linux,所以我所做的编译都是交叉编译,然后在ARM9开发板上运行。至于内核版本,我使用的是从
http://www.kernel.org/ 上下载的主线标准内核Linux2.6.22.2。引用《Linux设备驱动程序(第3版)》的原话:“如果想要学习驱动
程序的编写,则标准内核是最好的。”
·Linux
设备驱动程序学习(1)-字符设备驱动程序
·Linux设备驱动程序学习(0)-Hello, world!模块
·Linux设备驱动程序学习(2)-调试技术
·Linux设备驱动程序学习(3)-并发和竞态
·Linux设备驱动程序学习(4)-高级字符驱动程序操作[(1)ioctl and llseek]
·Linux设备驱动程序学习(5)-高级字符驱动程序操作[(2)阻塞型I/O和休眠]
·Linux设备驱动程序学习(6)-高级字符驱动程序操作[(3)设备文件的访问控制]
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·Linux设备驱动程序学习(9)-与硬件通信
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·Linux设备驱动程序学习(11)-中断处理
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·Linux设备驱动程序学习(12)-Linux设备模型(底层原理简介)
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·Linux设备驱动程序学习(14)-Linux设备模型(各环节的整合)
·Linux设备驱动程序学习(15)-Linux设备模型(热插拔、mdev 与 firmware)
·Linux设备驱动程序学习(16)-USB 驱动程序(一)
·Linux设备驱动程序学习(17)-USB 驱动程序(二)
·Linux设备驱动程序学习(18)-USB 驱动程序(三)
·Linux设备驱动程序学习(19)-USB 驱动程序(四)
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福昕软件(C)2005-2009,版权所有,
仅供试用。
Linux设备驱动程序学习(1)-字符设备驱动程序 - Linux设备驱动程序 - Tekkaman Ninja
http://blog.chinaunix.net/u1/34474/showart.php?id=404280[2009-8-27 7:54:52]
Linux设备驱动程序学习(1)
-字符设备驱动程序
今天进入《Linux设备驱动程序(第3版)》第三章字符设备驱动程序的学习。
这一章主要通过介绍字符设备scull(Simple Character Utility for Loading Localities,区域装载的简单字符工具)的驱动程序编写,
来学习Linux设备驱动的基本知识。scull可以为真正的设备驱动程序提供样板。
一、主设备号和此设备号
主设备号表示设备对应的驱动程序;次设备号由内核使用,用于正确确定设备文件所指的设备。
内核用dev_t类型(<linux/types.h>)来保存设备编号,dev_t是一个32位的数,12位表示主设备号,20为表示次设备号。
在实际使用中,是通过<linux/kdev_t.h>中定义的宏来转换格式。
(dev_t)-->主设备号、次设备号
MAJOR(dev_t dev)
MINOR(dev_t dev)
主设备号、次设备号-->(dev_t) MKDEV(int major,int minor)
建立一个字符设备之前,驱动程序首先要做的事情就是获得设备编号。其这主要函数在<linux/fs.h>中声明:
int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count,
char *name); //指定设备编号
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor,
unsigned int count, char *name); //动态生成设备编号
void unregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count); //释放设备编号
分配之设备号的最佳方式是:默认采用动态分配,同时保留在加载甚至是编译时指定主设备
号的余地。
以下是在scull.c中用来获取主设备好的代码:
if (scull_major) {
dev = MKDEV(scull_major, scull_minor);
result = register_chrdev_region(dev, scull_nr_devs, "scull");
} else {
result = alloc_chrdev_region(&dev, scull_minor, scull_nr_devs,"scull");
scull_major = MAJOR(dev);
}
if (result < 0) {
printk(KERN_WARNING "scull: can't get major %d\n", scull_major);
return result;
}
在这部分中,比较重要的是在用函数获取设备编号后,其中的参数name是和该编号范围关联的设备名
称,它将出现在/proc/devices和sysfs中。
看到这里,就可以理解为什么mdev和udev可以动态、自动地生成当前系统需要的设备文件。udev就
是通过读取sysfs下的信息来识别硬件设备的.
(请看《
理解和认识udev》
URL:http://blog.chinaunix.net/u/6541/showart_396425.html)
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二、一些重要的数据结构
大部分基本的驱动程序操作涉及及到三个重要的内核数据结构,分别
是file_operations、file和inode,它们的定义都在<linux/fs.h>。
三、字符设备的注册
内核内部使用struct cdev结构来表示字符设备。在内核调用设备的操作之前,必须分配并注册一个或
多个struct cdev。代码应包含<linux/cdev.h>,它定义了struct cdev以及与其相关的一些辅助函
数。
注册一个独立的cdev设备的基本过程如下:
1、为struct cdev 分配空间(如果已经将struct cdev 嵌入到自己的设备的特定结构体中,并分配了空
间,这步略过!)
struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();
2、初始化struct cdev
void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
3、初始化cdev.owner
cdev.owner = THIS_MODULE;
4、cdev设置完成,通知内核struct cdev的信息(在执行这步之前必须确定你对struct cdev的以上设置
已经完成!)
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
从系统中移除一个字符设备:void cdev_del(struct cdev *p)
以下是scull中的初始化代码(之前已经为struct scull_dev 分配了空间):
/*
* Set up the char_dev structure for this device.
*/
static void scull_setup_cdev(struct scull_dev *dev, int index)
{
int err, devno = MKDEV(scull_major, scull_minor + index);
cdev_init(&dev->cdev, &scull_fops);
dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
dev->cdev.ops = &scull_fops; //这句可以省略,在cdev_init中已经做过
err = cdev_add (&dev->cdev, devno, 1);
/* Fail gracefully if need be 这步值得注意*/
if (err)
printk(KERN_NOTICE "Error %d adding scull%d", err, index);
}
四、scull模型的内存使用
Linux设备驱动程序学习(1)-字符设备驱动程序 - Linux设备驱动程序 - Tekkaman Ninja
http://blog.chinaunix.net/u1/34474/showart.php?id=404280[2009-8-27 7:54:52]
以下是scull模型的结构体:
/*
* Representation of scull quantum sets.
*/
struct scull_qset {
void **data;
struct scull_qset *next;
};
struct scull_dev {
struct scull_qset *data; /* Pointer to first quantum set */
int quantum; /* the current quantum size */
int qset; /* the current array size */
unsigned long size; /* amount of data stored here */
unsigned int access_key; /* used by sculluid and scullpriv */
struct semaphore sem; /* mutual exclusion semaphore */
struct cdev cdev; /* Char device structure */
};
scull驱动程序引入了两个Linux内核中用于内存管理的核心函数,它们的定义都在<linux/slab.h>:
void *kmalloc(size_t size, int flags);
void kfree(void *ptr);
以下是scull模块中的一个释放整个数据区的函数(类似清零),将在scull以写方式打开
和scull_cleanup_module中被调用:
int scull_trim(struct scull_dev *dev)
{
struct scull_qset *next, *dptr;
int qset = dev->qset; /* 量子集中量子的个数*/
int i;
for (dptr = dev->data; dptr; dptr = next) { /* 循环scull_set个数次,直到dptr为NULL为止。*/
if (dptr->data) {
for (i = 0; i < qset; i++)/* 循环一个量子集中量子的个数次*/
kfree(dptr->data[i]);/* 释放其中一个量子的空间*/
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Linux设备驱动程序学习(1)-字符设备驱动程序 - Linux设备驱动程序 - Tekkaman Ninja
http://blog.chinaunix.net/u1/34474/showart.php?id=404280[2009-8-27 7:54:52]
kfree(dptr->data);/* 释放当前的scull_set的量子集的空间*/
dptr->data = NULL;/* 释放一个scull_set中的void **data指针*/
}
next = dptr->next; /* 准备下个scull_set的指针*/
kfree(dptr);/* 释放当前的scull_set*/
}
dev->size = 0; /* 当前的scull_device所存的数据为0字节*/
dev->quantum = scull_quantum;/* 初始化一个量子的大小*/
dev->qset = scull_qset;/* 初始化一个量子集中量子的个数*/
dev->data = NULL;/* 释放当前的scull_device的struct scull_qset *data指针*/
return 0;
}
以下是scull模块中的一个沿链表前行得到正确scull_set指针的函数,将在read和write方法中被调用:
/*Follow the list*/
struct scull_qset *scull_follow(struct scull_dev *dev, int n)
{
struct scull_qset *qs = dev->data;
/* Allocate first qset explicitly if need be */
if (! qs) {
qs = dev->data = kmalloc(sizeof(struct scull_qset), GFP_KERNEL);
if (qs == NULL)
return NULL; /* Never mind */
memset(qs, 0, sizeof(struct scull_qset));
}
/* Then follow the list */
while (n--) {
if (!qs->next) {
qs->next = kmalloc(sizeof(struct scull_qset), GFP_KERNEL);
if (qs->next == NULL)
return NULL; /* Never mind */
memset(qs->next, 0, sizeof(struct scull_qset));
}
qs = qs->next;
continue;
}
return qs;
}
其实这个函数的实质是:如果已经存在这个scull_set,就返回这个scull_set的指针。如果不存在这
个scull_set,一边沿链表为scull_set分配空间一边沿链表前行,直到所需要的scull_set被分配到空间
并初始化为止,就返回这个scull_set的指针。
五、open和release
open方法提供给驱动程序以初始化的能力,为以后的操作作准备。应完成的工作如下:
(1)检查设备特定的错误(如设备未就绪或硬件问题);
(2)如果设备是首次打开,则对其进行初始化;
(3)如有必要,更新f_op指针;
(4)分配并填写置于filp->private_data里的数据结构。
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