如何编写Linux操作系统下的设备驱动程序.doc

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1、LinuxUnix 版 (精华区)发信人:Roy_G(想去西藏的小巴郎),信区:LINUX标题:如何编写Linux操作系统下的设备驱动程序(3)发信站:中国科大BBS站(SatOct319:02:461998)转信站:DUT!ustcnews!ustcbbs如何编写Linux操作系统下的设备驱动程序RoyG三设备驱动程序中的一些具体问题。1.I/OPort.和硬件打交道离不开I/OPort，老的ISA设备经常是占用实际的I/O端口，在linux下，操作系统没有对I/O口屏蔽，也就是说，任何驱动程序都可以对任意的I/O口操作，这样就很容易引起混乱。每个驱动程序应该自己避免误用端口。有两个重要的k

2、ernel函数可以保证驱动程序做到这一点。1）check_region(intio_port,intoff_set)这个函数察看系统的I/O表，看是否有别的驱动程序占用某一段I/O口。参数1：io端口的基地址，参数2：io端口占用的范围。返回值：0没有占用，非0，已经被占用。2）request_region(intio_port,intoff_set,char*devname)如果这段I/O端口没有被占用，在我们的驱动程序中就可以使用它。在使用之前，必须向系统登记，以防止被其他程序占用。登记后，在/proc/ioports文件中可以看到你登记的io口。参数1：io端口的基地址。参数2：io端口

3、占用的范围。参数3：使用这段io地址的设备名。在对I/O口登记后，就可以放心地用inb(),outb()之类的函来访问了。在一些pci设备中，I/O端口被映射到一段内存中去，要访问这些端口就相当于访问一段内存。经常性的，我们要获得一块内存的物理地址。在dos环境下，（之所以不说是dos操作系统是因为我认为DOS根本就不是一个操作系统，它实在是太简单，太不安全了）只要用段：偏移就可以了。在window95中，95ddk提供了一个vmm调用_MapLinearToPhys,用以把线性地址转化为物理地址。但在Linux中是怎样做的呢？2内存操作在设备驱动程序中动态开辟内存，不是用malloc，而是k

4、malloc，或者用get_free_pages直接申请页。释放内存用的是kfree，或free_pages.请注意，kmalloc等函数返回的是物理地址！而malloc等返回的是线性地址！关于kmalloc返回的是物理地址这一点本人有点不太明白：既然从线性地址到物理地址的转换是由386cpu硬件完成的，那样汇编指令的操作数应该是线性地址，驱动程序同样也不能直接使用物理地址而是线性地址。但是事实上kmalloc返回的确实是物理地址，而且也可以直接通过它访问实际的RAM，我想这样可以由两种解释，一种是在核心态禁止分页，但是这好像不太现实；另一种是linux的页目录和页表项设计得正好使得物理地址等

5、同于线性地址。我的想法不知对不对，还请高手指教。言归正传，要注意kmalloc最大只能开辟128k-16，16个字节是被页描述符结构占用了。kmalloc用法参见khg.内存映射的I/O口，寄存器或者是硬件设备的RAM(如显存)一般占用F0000000以上的地址空间。在驱动程序中不能直接访问，要通过kernel函数vremap获得重新映射以后的地址。另外，很多硬件需要一块比较大的连续内存用作DMA传送。这块内存需要一直驻留在内存，不能被交换到文件中去。但是kmalloc最多只能开辟128k的内存。这可以通过牺牲一些系统内存的方法来解决。具体做法是：比如说你的机器由32M的内存，在lilo.co

6、nf的启动参数中加上mem=30M，这样linux就认为你的机器只有30M的内存，剩下的2M内存在vremap之后就可以为DMA所用了。请记住，用vremap映射后的内存，不用时应用unremap释放，否则会浪费页表。3中断处理同处理I/O端口一样，要使用一个中断，必须先向系统登记。intrequest_irq(unsignedintirq,void(*handle)(int,void*,structpt_regs*),unsignedintlongflags,constchar*device);irq:是要申请的中断。handle：中断处理函数指针。flags：SA_INTERRUPT请求一

7、个快速中断，0正常中断。device：设备名。如果登记成功，返回0，这时在/proc/interrupts文件中可以看你请求的中断。4一些常见的问题。对硬件操作，有时时序很重要。但是如果用C语言写一些低级的硬件操作的话，gcc往往会对你的程序进行优化，这样时序就错掉了。如果用汇编写呢，gcc同样会对汇编代码进行优化，除非你用volatile关键字修饰。最保险的办法是禁止优化。这当然只能对一部分你自己编写的代码。如果对所有的代码都不优化，你会发现驱动程序根本无法装载。这是因为在编译驱动程序时要用到gcc的一些扩展特性，而这些扩展特性必须在加了优化选项之后才能体现出来。关于kernel的调试工具，我现在还没有发现有合适的。有谁知道请告诉我，不胜感激。我一直都在printk打印调试信息，倒也还凑合。关于设备驱动程序还有很多内容，如等待/唤醒机制，块设备的编写等。我还不是很明白，不敢乱说。欢迎大家批评指正。