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字符设备驱动模型浅析

发布时间:2020-07-21 17:58:07 阅读: 来源:缓蚀阻垢剂厂家

本文引用地址:在linux系统中,很多驱动是字符型驱动,有些是直接编译集成在内核中,另一些是单独编译成“。ko”动态加载的。其实字符驱动只是个外壳,用于内核与应用程序间通信,无非是调用open,release,read,write和ioctl等例程。所以根据应用不同,字符驱动能会调用其他驱动模块,如i2c、spi和v4l2等,于是字符驱动还可分WDT驱动、RTC驱动和MTD驱动等。所以在分析其他驱动模块之前有必要好好分析下字符设备驱动模型。本篇文章要讲的就是字符设备驱动模型,也就是字符设备驱动是怎么注册和注销的,怎么生成设备节点的,怎么和应用程序关联的,例程调用具体如何实现的等等。一、字符设备驱动的注册和注销对于写过linux-2.6内核(本文采用linux-2.6.18内核)字符驱动的程序员来说,对下面这段程序的形式肯定不陌生。int result;/** Register the driver in the kernel* Dynmically get the major number for the driver using* alloc_chrdev_region function*/result = alloc_chrdev_region( 0, 1,“testchar”);/* if it fails return error */if (result dev = 1;base->range = ~0; /*初始的范围很大*/base->get = base_probe; /*保存函数指针*/for (i = 0; i probes[i] = base; /*所有指针都指向同一个base */p->lock = lock;return p;}.复制代码该函数只是分配了一个结构体struct kobj_map,并做了初始化,保存了函数指针base_probe和全局锁lock。下面就按照驱动注册流程一个个解析这些例程调用吧。首先是alloc_chrdev_region()函数,解析它之前,先看看结构体(定义了255个结构体指针),static struct char_device_struct {/*被255整除后相同的设备号链成一个单向链表*/struct char_device_struct *next;unsigned int major; /*主设备号*/unsigned int baseminor; /*次设备起始号*/int minorct; /*次设备号范围*/char name[64]; /*驱动的名字*/struct file_operations *fops; /*保存文件操作指针,目前没有使用*/struct cdev *cdev; /* will die */ /*目前没有使用*/} *chrdevs[CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE]; /* CHRDEV_MAJOR_HASH_SIZE = 255 */复制代码它的作用仅仅是用于注册字符设备驱动,保存已经注册字符驱动的一些信息,如主次设备号,次设备号的数量,驱动的名字等,便于字符设备驱动注册时索引查找。

alloc_chrdev_region()函数很简单,通过调用__register_chrdev_region()来实现,通过英语注释你也可以明白,这个函数有两个作用,一是,如果主设备号为0,则分配一个最近的主设备号,返回给调用者;二是,如果主设备号不为0,则占用好该主设备号对应的位置,返回给调用者。如下,static struct char_device_struct *__register_chrdev_region(unsigned int major, unsigned int baseminor,int minorct, const char *name){struct char_device_struct *cd, **cp;int ret = 0;int i;cd = kzalloc(sizeof(struct char_device_struct), GFP_KERNEL);if (cd == NULL)return ERR_PTR(-ENOMEM);mutex_lock( /*这下看到了吧,加锁,就允许你一个人进来*//* temporary */if (major == 0) { /*如果主设备号为零,则找一个最近空闲的号码分配*/for (i = ARRAY_SIZE(chrdevs)-1; i > 0; i——) {if (chrdevs[i] == NULL)break;}if (i == 0) {ret = -EBUSY;goto out;}major = i;ret = major;}/*这些不用说你懂的*/cd->major = major;cd->baseminor = baseminor;cd->minorct = minorct;strncpy(cd->name,name, 64);i = major_to_index(major);/*如果主设备号不为0,则占用好该主设备号对应的位置*/for (cp = *cp; cp =if ((*cp)->major > major ||((*cp)->major == major (*cp)->baseminor >= baseminor))break;if (*cp (*cp)->major == major(*cp)->baseminor next = *cp;*cp = cd;mutex_unlock( /*开锁,队列里的下一个人可以进来了*/return cd;out:mutex_unlock(kfree(cd);return ERR_PTR(ret);}复制代码接着是cdev_init()函数,先说说cdev的结构体,struct cdev {struct kobject kobj; /*不多解释了,看看鄙人前面写的文章吧*/struct module *owner; /*模块锁定和加载时用得着*/const struct file_operations *ops; /*保存文件操作例程结构体*/struct list_head list; /* open时,会将其inode加到该链表中,方便判别是否空闲*/dev_t dev; /*设备号*/unsigned int count;};复制代码cdev结构体把字符设备驱动和文件系统相关联,后面解析字符设备驱动怎样运行的时候会详谈。cdev_init()函数如下,void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops){memset(cdev, 0, sizeof *cdev);INIT_LIST_HEAD(cdev->ype = /*卸载驱动时会用到,别急,后面详讲*/kobject_init(cdev->ops = fops; /*用户写的字符设备驱动fops就保存在这了*/}.复制代码你也看到了,该函数就是对变量做了初始化,关于kobject的解析,建议你看看鄙人博客上写的《Linux设备模型浅析之设备篇》和《Linux设备模型浅析之驱动篇》两篇文章,这里就不详谈了。用户的fops,在本文中是test_fops,一般形式是这样的,static const struct file_operations test_fops = {。owner = THIS_MODULE,。open = test_fops_open,。release = test_fops_release,。ioctl = test_fops_ioctl,。read = test_fops_read,。write = test_fops_write,};

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