LINUX 驱动开发.ppt

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1、LINUX驱动开发郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔Agenda基本原理内核模块设备驱动的结构Linux 2.6内核设备模型中断处理各种接口设计与驱动开发实例厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔LINUX设备的分类字符设备字符设备 串口，终端，触摸屏串口，终端，触摸屏 ls ls-l/dev/ttyS0-l/dev/ttyS0crw-rw-rwcrw-rw-rw-1 root -1 root uucpuucp 4,64 4 4,64 4月月 1 19:56/dev/ttyS01 19:56/dev/ttyS0块设备块设备 FLASH

2、FLASH，RAMDISKRAMDISK，硬盘，硬盘 ls ls-l/dev/mtdblock3 -l/dev/mtdblock3 brw-r-rbrw-r-r-1 505 -1 505 505505 31,3 Feb 19 2005/dev/mtdblock3 31,3 Feb 19 2005/dev/mtdblock3网络设备网络设备ifconfigifconfig-a-a厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔设备文件与设备号用户通过设备文件访问设备每个设备用一个主设备号和次设备号标识厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯

3、工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔设备驱动的功能管理I/O设备上层软件的抽象操作与设备操作的转换厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔内核模块Linux内核运行时动态扩展的一种技术一组可以动态加载/卸载的代码Linux驱动以内核模块的方式实现厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔LINUX内核模块的框架static static intint init_routineinit_routine(void)(void)void void cleanup_routine(

4、voidcleanup_routine(void)module_init(init_routinemodule_init(init_routine););module_exit(cleanup_routinemodule_exit(cleanup_routine););MODULE_LICENSE(GPL);MODULE_LICENSE(GPL);厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔内核模块的编译和加载KconfigMakefile厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔Kcon

5、fig与Makefile的关系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔Kconfig语法config config options类型定义类型定义依赖性定义依赖性定义帮助定义帮助定义厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔Kconfig示例厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔Makefile示例定义示例 obj-yobj-y+=+=hello.ohello.o obj-mobj-m+=+=hello.ohello.o obj

6、obj-$(CONFIG_HELLO_MODULE)+=-$(CONFIG_HELLO_MODULE)+=hello.ohello.o编译 make-C M=$PWD modulesmake-C M=$PWD modules厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔设备驱动的结构驱动与内核的接口驱动与内核的接口 注册注册/卸载卸载 VFSVFS接口接口 数据交互数据交互 中断注册中断注册硬件设备接口硬件设备接口 硬件探测硬件探测 初始化初始化 读写访问读写访问 设备控制设备控制厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通

7、讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔设备驱动与VFS的接口厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔简单字符设备驱程的框架static static structstruct file_operationsfile_operations driver_fopsdriver_fops=;intint _init _init init_routineinit_routine(void)(void)cdev_addcdev_add();();return 0;return 0;void void cleanup_routine(voidcleanup

8、_routine(void)cdev_delcdev_del();();厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔内核与用户空间数据交换方法copy_to_user(voidcopy_to_user(void _user*to,const void*from,unsigned long n);_user*to,const void*from,unsigned long n);copy_from_user(voidcopy_from_user(void*to,const void _user*from,unsigned long *to,co

9、nst void _user*from,unsigned long n);n);厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔简单字符设备驱程示例DEMO厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔Linux 2.6内核设备模型Linux 2.6内核在整个系统范围内对硬件设备进行抽象，建立了一个统一的设备模型四个重要的数据结构structstruct kobjectkobjectstructstruct ksetksetstructstruct kobj_typekobj_typestruct

10、struct subsystem subsystem厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔什么是中断Linux中的中断处理中断处理程序的编写中断处理程序的编写中断处理程序的注册与释放中断处理程序的注册与释放中断处理厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔工作推后执行的机制中断处理程序要求短小，处理快。为了尽快处理中断，以免发生中断丢失，实时性要求不高的工作推后执行。给LINUX带来实时性不好恶名的bottom half机制在2.6内核中已不再使用。厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程

11、系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔工作推后执行的机制软中断Tasklet工作队列(work queue)厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔软中断执行频率或连续性要求很高的强实时性系统工作，一般不用。HI_SOFTIRQ优先级高的taskletsTIMER_SOFTIRQ定时器软中断NET_TX_SOFTIRQ网络数据包TXNET_RX_SOFTIRQ网络数据包RXSCSI_SOFTIRQSCSI软中断TASKLET_SOFTIRQtasklets软中断厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系

12、厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔tasklets最常用的延迟执行机制，与软中断类似通过软中断实现，接口更简单厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔工作队列(work queue)将工作交给内核线程执行允许重新调度或睡眠通常可以用内核线程代替与tasklet使用的区别若推后执行的任务不需要休眠若推后执行的任务不需要休眠taklet/softirqtaklet/softirq厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系郑灵翔郑灵翔郑灵翔郑灵翔各种接口设计与驱动开发实例9-14章厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系厦门大学通讯工程系