[嵌入式linux]

驱动学习笔记

[复制链接]
3538|12
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
fengshutietou|  楼主 | 2013-12-31 22:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
一,知识结构
二、驱动分类  可分为 :字符驱动、块设备驱动、网络设备驱动
      字符设备驱动以字符为访问单位(一个字符可能对应多个字节)进行顺序访问,不能随机读取。
      块设备驱动:以块为访问单位(块可以在内核中进行配置),通常512字节,或者更大的2的N次方。
                           块设备可以随机读取。在linux中块设备也可以以字节为单位进行访问,块设备跟字符设备
                          主要区别是访问接口的不同,并且块设备可以随机访问。
     网络设备:网络设备是以网络接口为访问对象的。可以是一个物理实体,也可以是存软件,例如linux下的lo设备是个存软件的网络设备。
二、驱动的安装方式
      1.驱动可以直接被编译内核,也可以以模块的方式安装,驱动设计的模型跟内核模块设计一样,入口都为module_init(),出口为module_exit();如果想要把驱动编译进内核,需要配置相应的Kconfig 跟config还有makefile文件。
     
三、字符设备驱动程序

      字符设备驱动设计流程:
      设备号:设备号是一个unsigned 型,高12位为住设备号,低20位为次设备号,linux系统提供了MAJOR(dev_t num) ,MINOR(),MKDEV(major,minor).来提取跟分离设备号。其中,主设备号是表明设备类型,是建立应用程序跟设备程序的纽带,往往我们有一个产品中有多个一样的设备,那么我们通常只有一套驱动程序,一个主设备号。通过不同的次设备号来区分访问不同的物理接口。一个主+次设备号对应一个设备文件。

      首先申请设备号,可以通过 alloc_chdev_region(dev_t* dev,unsinged from ,unsigned count ,char* name)设备方法动态申请设备号,当然,也可以用函数 register_chdev_region(dev_t num,unsigned count,char* name)来静态注册设备号。在静态注册前需要通过cat /dev/ 来查看当前没有使用的设备号,才能分配给我们的设备,要不然,可能会产生设备号重复,而使我们的设备不能加载进内核。设备注销时需要释放设备号unregister_chdev_region(dev_t num,int cout);
     2.设备初始化申明结构体 struct cdev cdev(如果申明为指针在使用前要注意分配内存),定义结构体 struct file_operations file_ops={
.open = mem_open,
.read = mem_read,
.write = mem_write,
.ioctl = mem_ioctl,
.release = mem_release,
.llseek = mem_lseek,
};并初始化功能函数,为对功能函数初始化的,默认为NULL,
然后初始化设备 init_cdev(&cdev,&file_ops),指定模块所有者为模块本身 cdev.owner = THIS_MODULE;
初始化完成后,添加模块:cdev_add(struct cdev* cdev,dev_t dev_num,unsigned count);此时,模块注册已经完成。
在设备卸载时需要释放模块cdev_del(struct cdev* cdev);
3\需要注意的三个重要结构
    1.struct file 在打开文件时由系统创建,代表当前打开文件的相关读写信息。在文件关闭后释放。重要成员 loff_t f_pos;当前读写位置,struct file_operations* f_op;
    2.struct innode 结构,表示文件的物理信息,一个文件可以对应多个struct file 但只能对应一个 struct innode。重要成员 dev_t ir_dev;
  3.struct file_operations 是一个函数指针集合,实现驱动相关函数。在设备添加中,我们讲 file_ops结构传给了cdev结构,但如何再传给struct file结构体的,还不明确,需要再深入研究。
   应用程序在调用库函数fread时最后都会使用到系统调用read然后关联vfs_read,最后将file_operation结构里面的函数关联起来。
   

   设备文件的创建:设备文件可以通过两种方式创建,一种是手工创建设备文件 mknod name c major minor
另一种是自动创建设备文件,分三部完成:
struct class *myclass ;
class_create(THIS_MODULE, “my_device_driver”);
device_create(myclass, NULL, MKDEV(major_num, minor_num), NULL, “my_device”);
这样的module被加载时,udev daemon(在嵌入式linux中是mdev,自动创建设备节点实际上是应用层面进行的。 需要在busybox里面配置号相关选项才可可以)就会自动在/dev下创建my_device设备文件。

我们在刚开始写Linux设备驱动程序的时候,很多时候都是利用mknod命令手动创建设备节点,实际上Linux内核为我们提供了一组函数,可以用来在模块加载的时候自动在 /dev目录下创建相应设备节点,并在卸载模块时删除该节点,当然前提条件是用户空间移植了udev。

内核中定义了struct class结构体,顾名思义,一个struct class结构体类型变量对应一个类,内核同时提供了class_create(…)函数,可以用它来创建一个类,这个类存放于sysfs下面,一旦创建好了这个类,再调用device_create(…)函数来在/dev目录下创建相应的设备节点。这样,加载模块的时候,用户空间中的udev会自动响应 device_create(…)函数,去/sysfs下寻找对应的类从而创建设备节点。

注意,在2.6较早的内核版本中,device_create(…)函数名称不同,是class_device_create(…),所以在新的内核中编译以前的模块程序有时会报错,就是因为函数名称 不同,而且里面的参数设置也有一些变化。

其中,读写等,有从用户空间向内核空间传递地址的,地址在使用前必须做有效性检测(因为应用空间使用的是虚拟地址,有可能地址已经被释放了)
检测方法: _access_ok(void* start,)_access_ok(unsigned long addr, unsigned long size)
其中 copy_from_user(void*to ,void* from,size_t size),copy_to_user 都包含了参数检测功能,但__puts_user(),__get_user(),函数并未做参数有效性检测。


file_operations 重要函数指针原型:

        loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
        ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
        ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
        ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
        ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
        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);
        long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
        long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
        int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
        int (*open) (struct inode *, struct file *);
        int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
        int (*release) (struct inode *, struct file *);
        int (*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);
        int (*aio_fsync) (struct kiocb *, int datasync);
        int (*fasync) (int, struct file *, int);
        int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
        ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
        unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
        int (*check_flags)(int);
        int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
        ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
        ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
        int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **);

相关帖子

qyihan| | 2014-1-8 13:26 | 显示全部楼层
顶一个

使用特权

评论回复
w522930954| | 2014-1-14 10:13 | 显示全部楼层
基本流程已经走完了。。要是能早看见这篇能少走一些弯路,顶楼主,顺便做个记号,以后忘了来看看,linux又要离我远去了

使用特权

评论回复
vkic007| | 2014-1-16 10:01 | 显示全部楼层
说的简单明了

使用特权

评论回复
通宵敲代码| | 2014-1-19 14:20 | 显示全部楼层
是基础,恩,总结的还不错,就是少了点。

使用特权

评论回复
HK707832635| | 2014-1-20 15:21 | 显示全部楼层
liu zhe

使用特权

评论回复
zjf199007| | 2014-2-3 11:58 | 显示全部楼层
必须赞一个。。。。。。。。。。。。

使用特权

评论回复
xuan309170083| | 2014-2-23 21:04 | 显示全部楼层
先做个标记,以后学到驱动时看看

使用特权

评论回复
bestray| | 2014-7-23 20:07 | 显示全部楼层
么啥直观感觉!

使用特权

评论回复
liang5319| | 2014-11-18 15:01 | 显示全部楼层
标记~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~····

使用特权

评论回复
HORSE7812| | 2014-12-20 09:31 | 显示全部楼层
mark

使用特权

评论回复
HORSE7812| | 2015-8-11 21:27 | 显示全部楼层
帮顶!!!

使用特权

评论回复
ach_dmatek| | 2015-9-2 09:29 | 显示全部楼层
所谓驱动,其实就是连个架构,devices和driver。了解了这两个架构。驱动学习就了解了一半。多看看kernel中的代码。会进步更快。

使用特权

评论回复
发新帖 我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

6

主题

21

帖子

0

粉丝