第9章 嵌入式Linux设备驱动程序开发

第7章 嵌入式Linux设备驱动程序开发
9.1.2 设备类型
Linux 中的设备可以分为三类：
字符设备 块设备 网络设备。 一个运行的linux 系统，当前使用的设 备可以通过文件/proc/devices 查看。
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9.1.3 设备号 linux/uclinux 内核还需要 :
struct address_space *i_mapping; //把所有可交换的页面管理起来
struct address_space i_data; struct dquot struct list_head struct block_device struct char_device unsigned long i_devices; *i_pipe; *i_cdev; i_dnotify_mask; *i_bdev; *i_dquot[MAXQUOTAS];
int (*flush) (struct file *);
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int (*release) (struct inode *, struct file *); int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync); int (*fasync) (int, struct file *, int);
//块大小 //文件所占用的块数
unsigned long i_version;
struct semaphore i_sem;
//版本号
//用于同步操作的信号量结构
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struct semaphore i_zombie; //索引结点的信号量
struct inode_operations struct file_operations *i_op; //索引结点操作 *i_fop; //指向文件操作的指针
struct super_block
wait_queue_head_t struct file_lock
*i_sb;
//指向读文件系统超级块指针
i_wait; //指向索引结点等待队列的指针 *i_flock; //数据 //索引结点的磁盘限额 //设备文件形成的链表 //指向管道文件 //指向块设备文件的指针 //指向字符设备文件的指针 //指向文件加锁链表的指针
● 读取应用程序传送给设备文件的数据或者回送应用程序请求 的数据；
● 检测和处理设备出现的错误。
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整个设备管理子系统的结构如图9.1 所示。
图9.1设备管理系统结构
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9.1.1 设备驱动和文件系统的关系
● open ——打开设备准备I/O操作。 其调用格式为:int open(char *filename, int access);
};
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在file_operations数据结构中，指出了设备驱动程序所提供的入
口点位置，分别是： owner module 的拥有者。 lseek——移动文件指针的位置，只能用于可以随机存取的设备。 read——进行读操作，buf为存放读取结果的缓冲区，count为所要
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 *);
i_dentry;
//指向索引结点链表的指针
//指向目录项链表的指针
i_dirty_buffers; //指向“脏”缓冲区链表的指针
struct list_head
unsigned long atomic_t
i_dirty_data_buffers;
i_ino; i_count; //描述索引结点 //当前使用该结点的进程数
int write(int handle, void *buf, int count);
write()函数把count 个字节从buf 指向的缓冲区写入与handle 相连的文件中，返回值为实际写入的字节数。
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● ioctl—பைடு நூலகம்主要用于对设备进行读写之外的其他控制。
int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t (*readv) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t *); loff_t *); ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t,
lock——文件锁定，用于文件共享时的互斥访问。
readv——在进行读操作前要验证地址是否可读。 writev——在进行写操作前要验证地址是否可写。
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2． inode数据结构
文件系统处理的文件所需要的信息在inode（索引结点）数据结构中。Inode数 据结构提供了关于特殊设备文件/dev/DriverName的信息，定义如下：
//设备类型
//文件类型 //与该结点建立链接的文件数 //文件拥有者的标识号 //文件拥有者的所在组的标识号 //实际设备标识号 //文件大小 //文件最后访问的时间 //文件最后修改的时间 //结点最后修改的时间
unsigned int
i_blkbits;
//位数
unsigned long i_blksize; unsigned long i_blocks;
ssize_t (*writev) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long,
loff_t *, int);
unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *,unsigned long,unsigned long,unsigned long, unsigned long);
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9.1 嵌入式Linux的设备管理
设备驱动程序实际是处理和操作硬件控制器的软件，从本质上 讲，是内核中具有最高特权级的、驻留内存的、可共享的底层 硬件处理例程。完成以下功能： ● 对设备初始化和释放；
● 对设备进行管理，包括实时参数设置，以及提供对设备的操 作接口；
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kdev_t
umode_t nlink_t uid_t gid_t kdev_t loff_t time_t time_t time_t i_rdev; i_size; i_atime; i_mtime; i_ctime;
i_dev;
i_mode; i_nlink; i_uid; i_gid;
第7章 嵌入式Linux设备驱动程序开发 ● close ——close()函数的作用是关闭由open()函数打开的 文件, 其调用格式为: int close(int handle); 该函数关闭文件描述字handle 相连的文件。 ● read ——从设备上读数据。对于有缓冲区的I/O 操作，一般 是从缓冲区里读数据。 ● write ——往设备上写数据，对于有缓冲区的I/O 操作，一 般是把数据写入缓冲区里。write()函数的调用格式为：
●主设备号标识设备对应的驱动程序。系统中不同 的设备可以有相同的主设备号，主设备号相同的 设备使用相同的驱动程序。
●次设备号用来区分具体驱动程序的实例。一个主 设备号可能有多个设备与之对应，这多个设备正 是在驱动程序内通过次设备号来进一步区分的。 次设备号只能由设备驱动程序使用，内核的其他 部分仅将它作为参数传递给驱动程序。
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字符型设备主设备号的添加和注销
字符型设备主设备号的添加和注销分别通过调用函数 register_chrdev()和unregister_chrdev()实现，这两个 函数原型在<linux/fs.h>文件说明。
extern int register_chrdev(unsigned int major,
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第7章 嵌入式Linux设备驱动程序开发
9.1 嵌入式Linux的设备管理 9.2 设备驱动模块化编程
9.3 GPIO字符设备驱动程序设计
9.4 A/D转换器驱动程序设计 9.5 IC卡驱动程序设计
9.6 内核驱动程序设计——触摸屏驱动程序
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用户空间的ioctl 函数的原型为： int ioctl(inf fd,int cmd,…) 其中的…代表可变数目的参数表，实际中是一个可选参数，一般定 义为: int ioctl(inf fd,int cmd,char *argp) 驱动程序中定义的ioctl 方法原型为： int (*ioctl) (struct inode *inode, struct file *file,unsigned int cmd, unsigned long arg) inode 和filp 两个指针对应应用程序传递的文件描述符fd、cmd 不会被修改地传递给驱动程序，可选的参数arg 则无论用户应用程 序使用的是指针还是其他类型值，都以unsigned long 的形式传递 给驱动。