Linux驱动程序 嵌入式.docx

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1、硬盘的容量=主分区的容量+扩展分区的容量扩展分区的容量=各个逻辑分区的容量之和扩展分区是不能直接用的，他是以逻辑分区的方式来使用的，所以说扩展分区可分成假设干逻辑分区，扩展分区如果不再 进行分区了，那么扩展分区就是逻辑分区了。一块物理硬盘只能有：一到四个主分区(但其中只能有一个是活动的主分区)，或一到三个主分区，和一个扩展分区。分别对 应 hdal,hda2,hda3,hda4.Linux中规定，每一个硬盘设备最多能有4个主分区(其中包含扩展分区)构成，任何一个扩展分区都要占用一个主 分区号码，也就是在一个硬盘中，主分区和扩展分区一共最多是4个。进程上下文：就是表示进程信息的一系列东西，包括各

2、种变量、寄存器以及进程的运行的环境。这样，当进程被切换后, 下次再切换回来继续执行，能够知道原来的状态。中断上下文：就是中断发生时，原来的进程执行被打断，那么就要把原来的那些变量保存下来，以便中断完成后再恢复。一、字符设备驱动static为防止与其他模块函数重名，让其链接特性是内部的我们所在自己编写的Makefile文件，KERNELRELEASE是在内核顶层Makefile中定义的，执行make modules_install 会在/home/rootf/lib/modules/extra 下面创立模块dmesg | tail -10查看最后10条命令在开发板：depmod建立模块链接mod

3、probe memdev 安装模块 modprobe -r| memdev 卸载模块 modinfo v模块名 获得模块信息echo xxxx /dev/memdevOcat /dev/memdevO流程:应用层根据设备文件,找到设备号,继而找到cdev.dev(dev_t dev;)与cdev.ops(const struct file_operations*ops;)就知道调用方法了,我们的目的是完成这个struct file_operations这个结法体init属性标志，说明该段代码位于代码段的子段初始化段，初始化段的程序只执行一次，执行完后它所占用的内存 空间将被回收。当模块加载时，

4、init属性的函数就被执行；驱动程序：使硬件工作的软件驱动的分类：字符设备驱动、网络接口驱动、块设备驱动程序字符设备：是一种按字节来访问的设备，字符驱动用来驱动字符设备，这样的驱动通常实现open、close, read, write系统调用块设备：1、在大局部unix系统，块设备不能按字节处理数据，只能一次传送一个或者多个长度是512字节 (或者更大的2次累的数)的整块数据，块设备允许随机访问2、而linux那么允许块设备传输任意数目的字节，因此，块与字符设备的区别仅仅是驱动的与内核的接 口不同网络接口：任何网络事务都通过一个接口来进行，一个接口通常是一个硬件设备(ethO),但是它也可以是

5、一个纯粹的软件设备，比方回环接口(1。)【自己发自己收】。一个网络接口负责发送和接收数据报文kconfig:用来生成配置菜单的hello.c代码如下：#include #include static int init hello_init(void)系统提供了 4个宏对描述符集进行操作：#include void FD_SET(int fd, fd-set *fdset)void FD_CLR(int fd, fd_set *fdset)void FD_ZERO(fd_set*fdset)void FDJSSET(int fd, fd_set *fdset)宏FD_SET将文件描述符fd添加到

6、文件描述符集fdset中；宏FD_CLR从文件描述符集fdset中清除文件描述符fd;宏FD_ZERO清空文件描述符集fdset;在调用select后使用FDJSSET来检测文件描述符集fdset中的文件fd发生了变化.Poll方法unsigned int poll(struct file *file, poll_table *wait)poll设备方法负责完成：1、使用poll_wait将等待队列添加到poll_table中static inline void poll_wait(struct file * flip, wait_queue_head_t * wait_address, po

7、ll_table *p)2、返回描述设备是否可读或可写的掩码POLLIN POLLRDNORM POLLOUT POLLWRNORM设备可读数据可读设备可写 数据可写设备可读通常返回(POLLIN | POLLRDNORM)设备可写通常返回(POLLOUT | POLLWRNORM)do_select中，真正发生阻塞的不是在poll方法，决定是不是阻塞是由poll的返回掩码自动创立设备文件struct class *_class_create(struct module *owner, const char *name, struct lock_class_key *key)struct de

8、vice *device_create(struct class *class, struct device parent, dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, .) void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)void class_destroy(struct class *cls)struct class *myclass = class_create(THIS_MODULEf “my_device_driver);device_create(myclass, NULL, MKD

9、EV(major_numt 0), NULL, umy_deviceH);当驱动被加载时，udev( mdev )就会自动在/dev下创立my_device设备文件device_destroy (myclass, IKDEV (mem_inajor, 0);删除设备 j点 class_destroy (myclass);注销类1、在/sys/class 下创立 farsight_class 类my_class =class_create(THIS_MODULE, nfarsight_classH);2、在farsight_class中创立新的class设备class_device_create

10、(my_class,NULL, devno, NULL,nfarsight_devn);然后会在/sys中出现如图的文件结构：rootfarsight：/home/l ht/drvtest/udev# 1 s /sys/cl ass/farsiht.cl ass/farsiht.dev/ devuevent其中，dev”和uevent都是“属性”，可以读取dev获取设备的主次设备号；也可以对uevent操作；让内核发出“add” 事件用于热插拔。如：rootfarsight：/sys/cl ass/farsight_cl ass/farsight_dev# cat dev 252:0异步通知概

11、念：一旦设备就绪，那么主动通知应用程序(类似硬件上的“中断”)为了使用户空间处理设备释放的信号，必须完成3项工作1、通过F_SETOWNIO控制命令设置设备文件的拥有者为本进程，这样设备驱动发来的信号才能被本进程接 收2、通过F_SETFLIO控制命令设置设备文件支持FASYNC,即异步通知模式3、通过signal。函数连接信号和处理函数void read_handler(int signum)(printf(ndevice can be read nownn);signal(SIGIO, read_handler);fcntl(fd, F_SETOWN, getpid();flags = f

12、cntl(fd, F_GETFL);fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC);while(l);为了使设备支持异步通知机制，驱动程序中涉及3项工作1、支持F_SETOWN命令设置驱动flle-f_owner为对应进程ID,内核已经帮助完成2、支持F_SETFL命令的处理，每当FASYNC标志改变时。驱动程序中的fasync。函数将得以执行。我们需 要实现的是fasync()函数3、在设备资源可获得时，调用kilLfasync。函数激发相应信号if (dev-fasync)/*启动异步读信号*/kilLfasync(&dev-fasync, SIG1O, POLLJN

13、);/*异步通知*/static int mem_fasync (int fd, struct file int on)printk(nstart in fasyncnn);return fasync_helper(fd, filp, on, &dev-fasync);处理 FASYNC 标志变更)/*文件释放函数*/int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp)(mem_fasync(-l, filp, 0);/*将文件从异步通知列表中删除*/return 0;)中断处理程序共享中断：就是将不同的设备挂接到同一个中断信号线，Li

14、nux对共享中断的支持主要是为PCI设备服务。中断处理程序(ISR)分解为：顶半部与底半部：顶半部：在中断运行期间，不能执行有可能睡眠的操作，不能同用户交换数据，不能调用schedule函数放弃调度底半部：tasklet运行于中断上下文工作队列运行于进程上下文(只有它能实现上面不能的操作)软中断中断号的查找：arch/arm/mach-s5pc 1 OO/include/mach/irqs.harch/arm/plat-s5p/include/plat/irqs.h开发板上：/proc/interruptsint request_irq(unsigned int irq, irq_handle

15、r_t handler, unsigned long flags, const char *devname, void *dev_id)返回值。展示成功，或者返回一个错误后参数分析：a)/*unsigned int irq 注册中断号b)irq_handler_t handler 中断处理函数consigned long flags(IRQF_DISABLED如果设置该位，为快速中断，反之慢速中断，IRQF_SHARED该位说明中断可以在设备间共享)【快速中断不允许中断嵌套，慢速中断那么可以】d)const char *devname 设备名e)void *dev_id共享中断时使用*/为设备

16、实现一个中断分两步1、向内核注册中断2、实现中断处理函数static struct work_struct key 1 wk;/*定义一个工作队列*/1、申请IRQ/*注册中断号 中断处理函数下降沿触发设备名 共享中断时使用*/ret = request_irq(IRQ_EINT( 1), keyl_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING, memjiq11, NULL);if (ret) printk(nmem_irq: request irq failurenn);for (i = 0; i timer);/*初始化定时器*/3、赋值其成员dev-timer.funct

17、ion = mem_do_timer;dev-timer.data =(unsigned long)dev;dev-timer.expires = jiffies + 1*HZ; add_timer(&dev-timer); 增加定时器static void mem_do_timer (unsigned long arg) dev = (mem_dev *)arg;printk(nthe count is %dnM,dev-count);dev-count+4-;mod_timer(&dev-timer, jiffies + 1*HZ); )4、del_timer(&dev-timer);删除

18、定时器MMAP起的地域起的地域高地址len堆初始化被根正文拿川始化敷* mrrp_buf = (char *)_get_free_page(GFP_KERNEL);if (mmap_buf = NULL) cdev_del(&dev-cdev);ret = -ENOMEM;goto out;memset(mmap_buf, 0, PAGE_SIZE);2、int mem_mmap(struct file * flip, struct vm_area_struct * vma)if (remap_pfn_range(vma, vma-vm_start, virt_to_phys(mmap_buf

19、) PAGE_SHIFT, vma-vm_end - vma-vm_start, vma-vm_page_prot)return -E AG AIN;return 0;struct vm_area_struct * vma 虚拟内存区域：一个进程的内存区域可以通过查看/proc/pi d/maps每一行的域为：start_end perm offset majonminor inodeStart:该区域起始虚拟地址 data= mmap_buf;用户层：内存映射函数mmap：负责把文件内容映射到进程的虚拟内存空间，通过对这段内存的读取和修改，来实现对 文件的读取和修改。而不需要再调用read、

20、write1、void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, offt offset);参数分析：a) addr：指定文件应被映射到用户空间的起始地址。一般制定为NULLb) length：映射到调用用户空间的字节数，它从被映射文件开头offset个字节开始算起prot：指定访问权限。可取如下值相“或：PROT_READ(可读)、PROT_WRITE(可写)、PROT_EXEC(可执行)、 PROJNONE(不可访问)c) flags： MAP.SHARED写入映射区的数据会复制回文件，且允许其他映射该文件的

21、进程共享MAP_PRIVATE对映射区的写入操作回产生一个映射区的复制(copy_on_write),对此区域所作的修改不会写 回原文件d) fd：由。pen返回的文件描述符，代表要映射的文件e) offset：偏移量2、int munmap(void *addr, size_t length);a) addr：映射起始地址b) length：映射长度硬件访问:寄存器和RAM的主要不同在于寄存器操作有副作用(side effect)【读取某个地址时，可能导致该地址内容发生 变化。比方：中断寄存器，只要一读，便会自动清零】X86处理器存在10空间的概念：32位X86, 10空间大小是64k,内存

22、空间大小是4G。ARM只支持内存空间内存与1010端口：当一个寄存器或内存位于IO空间时，称其为IO端口操作步骤如下：1、申请struct resource request_region(unsigned long first, unsigned long n, const char *name)这个函数告诉内核你要使用从first型吧n金端口二name参数是设备的名字,如果申请成功，返回非NULL, 失败返回NULL(系统端口分配情况记录在/proc/iopors)2、访问(10端口分为8、16、32位端口)a)b)c) 3、释放intb/outb(8 位宽) intw/outw(16 位宽

23、) intl/ioutl(32 位宽)void release_region(unsigned long start, unsigned long n)10内存：当一个寄存器或内存位于内存空间时，称其为10内存1、1、申请(申请的是物理地址)struct resource *request_mem_region(unsigned long start, unsigned long len, char *name)已经使用的内存在/proc/iomem中2、3、4、映射(物理地址到虚拟地址的映射)void *ioremap(unsigned long phys_adddr, unsigned l

24、ong size) 访问void iioread32(u32 value, void *addr)/owrite32(void *addr)释放void iounmap(void addr)void release_mem_region(unsigned long start, unsigned long len)IO内存访问1、/*io内存申请*/struct resource *request_mem_region(unsigned long start, unsigned long len, char *name)if (!request_mem_region(0xE03001 CO,

25、8, “GPG3) (printk(nfsioc: can not request iomemnn);return -EBUSY;)2、/*实现物理地址到虚拟地址的映射*/void *ioremap(unsigned long phys_adddr, unsigned long size)static inline void _iomem *ioremap(phys_addr_t offset, unsigned long size)dev-gpg3con = (int )ioremap(0xE03001 CO, 4);dev-gpg3dat 二(int *)ioremap(0xE03001C

26、4, 4);iowrite32(ioread32(dev-gpg3con) & OxOF) | 0x01),dev-gpg3con);配置 gpg3con 为输出引脚 3、/*读函数*/static ssize_t mem_read(struct file *filp, char user *buf, size_t size, loffLt *ppos)void iowrite32(u32 val, void _iomem *addr)iowrite32(ioread32(dev-gpg3dat) & 0x01), dev-gpg3dat);输出低电平,灯灭4、/*写函数*/static ss

27、ize_t mem_write(struct fileconst char _user *buf, size_t size, lofLt *ppos)iowrite32(ioread32(dev-gpg3dat) | 0x01), dev-gpg3dat);输出高电平，灯亮5、/*解除虚拟地址映射*/void iounmap(void* addr) iounmap(dev-gpg3con); iounmap(dev-gpg3dat);/*释放申请的内存*/void release_mem_region(unsigned long start, unsigned long len) releas

28、e_mem_region(0xE03001 CO, 8);混杂设备驱动概念：Linux系统中，存在一类字符设备，他们共享一个主设备号(10),但次设备号不同。我们称这类设备为 混杂设备(miscdevice)。所有的混杂设备形成一个链表，对设备访问时内核根据次设备号找到相应的miscdeviceo设备描述struct miscdevice int minor; 次设备号const char *name;const struct file_operations *fops;设备注册int misc_register(struct miscdevice * misc) 设备卸载int misc_d

29、eregister(struct miscdevice *misc)Kobject基于RAM的文件系统：proc ramdisk sysfs文件系统proc：提供一个接口给用户，让用户能查看系统的状态信息，让用户能修改系统的一些参数(比方printk的打 印级别)sysfs：导出内核数据结构、属性、链接信息给用户，它把连接在系统上的设备和总线组织成分级的文件，使 其从用户空间可以访问到。sysfs被加载在/sys/目录Kobject实现了基本的面向对象管理机制，它与sysfs文件系统紧密相连，在内核中注册的每个kobject对象对 应sysfs文件系统中的一个目录相关函数：struct kob

30、jectstruct krefkref;对象引用计数struct kobj_type *ktype;struct kobj_type void (*release)(struct kobject *kobj);引用计数为 0 时、被调用struct attribute *default_attrsconst char*name;属性文件名struct module *owner;mode_tmode;属性的保护位;-Kobject是目录，属性对应kobject目录下的一个文件，name成员就是文件名 const struct sysfs_ops *sysfs_ops;ssize_t (*sho

31、w)(struct kobject *, struct attribute *,char *);ssize_t (*store)(struct kobject *,struct attribute const char *, size_t);)show：当用户读属性文件时，该函数被调用，该函数将属性值存入buffer中 返回给用户store：当用户写属性文件时，该函数被调用，用于存储用户传入的属性值 struct kset *kset;)Kobject 操作int kobject_init_and_add(struct kobject *kobj, struct kobj_type *ktyp

32、e, struct kobject parent, const char *fmt, .)初 始化kobject结构，并将其注册到linux系统void kobject_del(struct kobject *kobj)从linux系统中删除kobject对象struct kobject *kobject_get(struct kobject *kobj)将kobject对象的引用计数加1,同时返回该对象的指针void kobject *kobject_put(struct kobject *kobj)将kobject对象的引用计数减1,如果引用计数将为0,那么调用release方法释放该ko

33、bject对象Kset概念：具有相同类型的kobject的集合，在sysfs中表达为一个目录(kobject只能在这个目录下创立文件，而 Kset可以在里面创立目录)热插拔事件：在Linux系统中，当系统配置发生变化时，如：添加kset到系统，移动kobject, 一个通知会从 内核空间发送到用户空间，这就是热插拔事件。热插拔事件会导致用户空间中相应的处理程序(如udev, mdev) 被调用，这些处理程序会通过加载驱动程序，创立设备节点来响应热插拔事件。相关函数：struct kset struct list_head list;spinlock_t list jock;struct kob

34、ject kobj;const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;);int kobject_set_name(struct kobject *kobj, const char *fmt, )注册一个kobject的名字int kset_register(struct kset *k)在内核中注册一个ksetvoid kset_unregister(struct kset *k) 在内核中注销一个ksetstruct kset_uevent_ops int (* const filter)(struct kset *kset, struct kobject

35、*kobj);决定是否将事件传递到用户空间，如果 filter 返 回0,将不传递事件const char *(* const name)(struct kset *kset, struct kobject *kobj);-用于将字符串传递给用户空间的热插拔 处理程序int (* const uevent)(struct kset *kset, struct kobject *kobj,将用户空间需要的参数添加到环境变量中 struct kobj_uevent_env *env);)；当kset所管理的kobject和kset状态发生变化时(如被加入，移动)，这三个函数将被调用总线设备驱动模型

36、1、总线(bus)a) int bus_register(struct bus_type *bus)b) void bus_unregister(struct bus_type *bus)c) int fsbus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)2、设备(device)void fsdev_release(struct device *dev) )static struct device fsdev = .init_name = fsdev, .bus = &fsbus, .release = fsdev_release,

37、);extern struct bus_type fsbus;a) int device_register(struct device *dev)b) void device_unregister(struct device *dev)3、驱动(driver)static struct device_driver fsdrv = .name = fsdrv, .bus = &fsbus, .owner = THIS MODULE, );a) extern struct bus_type fsbus;b) int driver_register(struct device_driver *drv

38、)c) void driver_unregister(struct device_driver *drv)platform 总线通过 sys/bus/platform/(deriver 与 device)查看驱动与设备 引用platform概念的好处：1、使得设备被挂接在一个总线上，符合Linux2.6的设备模型2、隔离BSP和驱动。在BSP中定义的platform设备和设备使用的资源、设备的具体配置信息，而在驱动中, 只需要通过通用API去获取资源和数据，做到了板相关代码和驱动代码的别离，使得驱动具有更好的可 扩展性和跨平台性。platform 机制由两局部组成：platfom_device

39、 和 platform_drive相关函数与结构体struct platform_device const char * name;intid;struct device dev; struct bus_type *bus; void *platform_data;u32num resources;struct resource * resource;)struct platform_driver int (robe)(struct platform_device *);int (*，move)(struct platform_device *);struct device_driver dr

40、iver;)；struct bus_type const char *name;int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv); )static int platform_match(struct device *dev, struct device_driver *drv) return (strcmp(pdev-name, drv-name) = 0);)platform_device的定义通常在BSP的板文件中出现，在板文件中platform_device归纳为一个数组，最终通过 int platform_add_d

41、evices(struct platform_device *devs, int num)第一个参数是平台设备数组的指针，第二个参数是平台设备的数量(它内部调用了 platform_deviceegister()函数用于注册单个的平台设备)1函数统一注册。将我们前面写的驱动挂载到platform总线上，需完成两个操作1、将原驱动移植为platform驱动a) 模块加载和卸载函数通过 void platform_driver_unregister(struct platform_driver *drv)和 int platform_driver_register(struct platform_

42、driver *drv)函数进行 platform_driver 的注册与注销。b)将原先注册和注销字符设备的_1_1作已经移交给platform_driver中的probe()fspltdev.gpg3con = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);fspltdev.gpg3dat 二 platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 1);用于驱动获取相应设备的资源和remove。成员函数中,其他的不变。2、在板文件中添加platform设备a) 需要在 arch/arm/mach-s5pc 1

43、00/mach-smdkc 1 OO.c 如下添加相应的代码printk(KERN_ERR “hello world!nn); return 0;)static void _exit hello_exit(void)(printk(KERN_EMERG nhello exit!nn);) module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);将Hello world编译进内核步骤：1、进入内核，将hello.c拷贝到driver/char/2、修改 drivers/char/Kconfig ,在顶部添加 config HELLO bool helloworld3、make