00000002.htm

一份很好的linux入门资料

(4)&nbsp;readdir，取得下一个目录入口点，只有与文件系统相关的设备驱动程序&nbsp;<BR>
才使用。&nbsp;<BR>
(5)&nbsp;selec，进行选择操作，如果驱动程序没有提供select入口，select操&nbsp;<BR>
作将会认为设备已经准备好进行任何的I/O操作。&nbsp;<BR>
(6)&nbsp;ioctl，进行读、写以外的其它操作，参数cmd为自定义的的命令。&nbsp;<BR>
(7)&nbsp;mmap，用于把设备的内容映射到地址空间，一般只有块设备驱动程序使&nbsp;<BR>
用。&nbsp;<BR>
(8)&nbsp;open，打开设备准备进行I/O操作。返回0表示打开成功，返回负数表&nbsp;<BR>
示失败。如果驱动程序没有提供open入口，则只要/dev/driver文件存&nbsp;<BR>
在就认为打开成功。&nbsp;<BR>
(9)&nbsp;release，即close操作。&nbsp;<BR>
设备驱动程序所提供的入口点，在设备驱动程序初始化的时候向系统进行登&nbsp;<BR>
记，以便系统在适当的时候调用。LINUX系统里，通过调用register_chrdev&nbsp;<BR>
向系统注册字符型设备驱动程序。register_chrdev定义为：&nbsp;<BR>
&nbsp;#include&nbsp;&lt;linux/fs.h&gt;&nbsp;<BR>
&nbsp;#include&nbsp;&lt;linux/errno.h&gt;&nbsp;<BR>
&nbsp;int&nbsp;register_chrdev(unsigned&nbsp;int&nbsp;major,&nbsp;const&nbsp;char&nbsp;*name,&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;struct&nbsp;file_operations&nbsp;*fops);&nbsp;<BR>
其中，major是为设备驱动程序向系统申请的主设备号，如果为0则系统为此&nbsp;<BR>
驱动程序动态地分配一个主设备号。name是设备名。fops就是前面所说的对各个&nbsp;<BR>
调用的入口点的说明。此函数返回0表示成功。返回-EINVAL表示申请的主设备号&nbsp;<BR>
非法，一般来说是主设备号大于系统所允许的最大设备号。返回-EBUSY表示所申&nbsp;<BR>
请的主设备号正在被其它设备驱动程序使用。如果是动态分配主设备号成功，此&nbsp;<BR>
函数将返回所分配的主设备号。如果register_chrdev操作成功，设备名就会出&nbsp;<BR>
现在/proc/devices文件里。&nbsp;<BR>
初始化部分一般还负责给设备驱动程序申请系统资源，包括内存、中断、时&nbsp;<BR>
钟、I/O端口等，这些资源也可以在open子程序或别的地方申请。在这些资源不&nbsp;<BR>
用的时候，应该释放它们，以利于资源的共享。&nbsp;<BR>
在UNIX系统里，对中断的处理是属于系统核心的部分，因此如果设备与系&nbsp;<BR>
统之间以中断方式进行数据交换的话，就必须把该设备的驱动程序作为系统核心&nbsp;<BR>
的一部分。设备驱动程序通过调用request_irq函数来申请中断，通过free_irq&nbsp;<BR>
来释放中断。它们的定义为：&nbsp;<BR>
#include&nbsp;&lt;linux/sched.h&gt;&nbsp;<BR>
int&nbsp;request_irq(unsigned&nbsp;int&nbsp;irq,&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;void&nbsp;(*handler)(int&nbsp;irq,void&nbsp;dev_id,struct&nbsp;pt_regs&nbsp;*regs),&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;unsigned&nbsp;long&nbsp;flags,&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;const&nbsp;char&nbsp;*device,&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;void&nbsp;*dev_id);&nbsp;<BR>
void&nbsp;free_irq(unsigned&nbsp;int&nbsp;irq,&nbsp;void&nbsp;*dev_id);&nbsp;<BR>
参数irq表示所要申请的硬件中断号。handler为向系统登记的中断处理子&nbsp;<BR>
程序，中断产生时由系统来调用，调用时所带参数irq为中断号，dev_id为申&nbsp;<BR>
请时告诉系统的设备标识，regs为中断发生时寄存器内容。device为设备名，&nbsp;<BR>
将会出现在/proc/interrupts文件里。flag是申请时的选项，它决定中断处理&nbsp;<BR>
程序的一些特性，其中最重要的是中断处理程序是快速处理程序（flag里设置&nbsp;<BR>
了SA_INTERRUPT）还是慢速处理程序（不设置SA_INTERRUPT），快速处理程序&nbsp;<BR>
运行时，所有中断都被屏蔽，而慢速处理程序运行时，除了正在处理的中断外，&nbsp;<BR>
其它中断都没有被屏蔽。在LINUX系统中，中断可以被不同的中断处理程序共享，&nbsp;<BR>
这要求每一个共享此中断的处理程序在申请中断时在flags里设置SA_SHIRQ，&nbsp;<BR>
这些处理程序之间以dev_id来区分。如果中断由某个处理程序独占，则dev_id&nbsp;<BR>
可以为NULL。request_irq返回0表示成功，返回-INVAL表示irq&gt;15或&nbsp;<BR>
handler==NULL，返回-EBUSY表示中断已经被占用且不能共享。&nbsp;<BR>
作为系统核心的一部分，设备驱动程序在申请和释放内存时不是调用malloc&nbsp;<BR>
和free，而代之以调用kmalloc和kfree，它们被定义为：&nbsp;<BR>
#include&nbsp;&lt;linux/kernel.h&gt;&nbsp;<BR>
void&nbsp;*&nbsp;kmalloc(unsigned&nbsp;int&nbsp;len,&nbsp;int&nbsp;priority);&nbsp;<BR>
void&nbsp;kfree(void&nbsp;*&nbsp;obj);&nbsp;<BR>
参数len为希望申请的字节数，obj为要释放的内存指针。priority为分配内存操&nbsp;<BR>
作的优先级，即在没有足够空闲内存时如何操作，一般用GFP_KERNEL。&nbsp;<BR>
与中断和内存不同，使用一个没有申请的I/O端口不会使CPU产生异常，也&nbsp;<BR>
就不会导致诸如“segmentation&nbsp;fault&quot;一类的错误发生。任何进程都可以访问&nbsp;<BR>
任何一个I/O端口。此时系统无法保证对I/O端口的操作不会发生冲突，甚至会&nbsp;<BR>
因此而使系统崩溃。因此，在使用I/O端口前，也应该检查此I/O端口是否已有&nbsp;<BR>
别的程序在使用，若没有，再把此端口标记为正在使用，在使用完以后释放它。&nbsp;<BR>
这样需要用到如下几个函数：&nbsp;<BR>
int&nbsp;check_region(unsigned&nbsp;int&nbsp;from,&nbsp;unsigned&nbsp;int&nbsp;extent);&nbsp;<BR>
void&nbsp;request_region(unsigned&nbsp;int&nbsp;from,&nbsp;unsigned&nbsp;int&nbsp;extent,&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;const&nbsp;char&nbsp;*name);&nbsp;<BR>
void&nbsp;release_region(unsigned&nbsp;int&nbsp;from,&nbsp;unsigned&nbsp;int&nbsp;extent);&nbsp;<BR>
调用这些函数时的参数为：from表示所申请的I/O端口的起始地址；&nbsp;<BR>
extent为所要申请的从from开始的端口数；name为设备名，将会出现在&nbsp;<BR>
/proc/ioports文件里。check_region返回0表示I/O端口空闲，否则为正在&nbsp;<BR>
被使用。&nbsp;<BR>
在申请了I/O端口之后，就可以如下几个函数来访问I/O端口：&nbsp;<BR>
#include&nbsp;&lt;asm/io.h&gt;&nbsp;<BR>
inline&nbsp;unsigned&nbsp;int&nbsp;inb(unsigned&nbsp;short&nbsp;port);&nbsp;<BR>
inline&nbsp;unsigned&nbsp;int&nbsp;inb_p(unsigned&nbsp;short&nbsp;port);&nbsp;<BR>
inline&nbsp;void&nbsp;outb(char&nbsp;value,&nbsp;unsigned&nbsp;short&nbsp;port);&nbsp;<BR>
inline&nbsp;void&nbsp;outb_p(char&nbsp;value,&nbsp;unsigned&nbsp;short&nbsp;port);&nbsp;<BR>
其中inb_p和outb_p插入了一定的延时以适应某些慢的I/O端口。&nbsp;<BR>
在设备驱动程序里，一般都需要用到计时机制。在LINUX系统中，时钟是由&nbsp;<BR>
系统接管，设备驱动程序可以向系统申请时钟。与时钟有关的系统调用有：&nbsp;<BR>
#include&nbsp;&lt;asm/param.h&gt;&nbsp;<BR>
#include&nbsp;&lt;linux/timer.h&gt;&nbsp;<BR>
void&nbsp;add_timer(struct&nbsp;timer_list&nbsp;*&nbsp;timer);&nbsp;<BR>
int&nbsp;&nbsp;del_timer(struct&nbsp;timer_list&nbsp;*&nbsp;timer);&nbsp;<BR>
inline&nbsp;void&nbsp;init_timer(struct&nbsp;timer_list&nbsp;*&nbsp;timer);&nbsp;<BR>
struct&nbsp;timer_list的定义为：&nbsp;<BR>
struct&nbsp;timer_list&nbsp;{&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;struct&nbsp;timer_list&nbsp;*next;&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;struct&nbsp;timer_list&nbsp;*prev;&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;unsigned&nbsp;long&nbsp;expires;&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;unsigned&nbsp;long&nbsp;data;&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;void&nbsp;(*function)(unsigned&nbsp;long&nbsp;d);&nbsp;<BR>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;};&nbsp;<BR>
其中expires是要执行function的时间。系统核心有一个全局变量JIFFIES&nbsp;<BR>
表示当前时间，一般在调用add_timer时jiffies=JIFFIES+num,表示在num个&nbsp;<BR>
系统最小时间间隔后执行function。系统最小时间间隔与所用的硬件平台有关，&nbsp;<BR>
在核心里定义了常数HZ表示一秒内最小时间间隔的数目，则num*HZ表示num&nbsp;<BR>
秒。系统计时到预定时间就调用function，并把此子程序从定时队列里删除，&nbsp;<BR>
因此如果想要每隔一定时间间隔执行一次的话，就必须在function里再一次调&nbsp;<BR>
用add_timer。function的参数d即为timer里面的data项。&nbsp;<BR>
在设备驱动程序里，还可能会用到如下的一些系统函数：&nbsp;<BR>
#include&nbsp;&lt;asm/system.h&gt;&nbsp;<BR>
#define&nbsp;cli()&nbsp;__asm__&nbsp;__volatile__&nbsp;(&quot;cli&quot;::)&nbsp;<BR>
#define&nbsp;sti()&nbsp;__asm__&nbsp;__volatile__&nbsp;(&quot;sti&quot;::)&nbsp;<BR>
这两个函数负责打开和关闭中断允许。&nbsp;<BR>
#include&nbsp;&lt;asm/segment.h&gt;&nbsp;<BR>
void&nbsp;memcpy_fromfs(void&nbsp;*&nbsp;to,const&nbsp;void&nbsp;*&nbsp;from,unsigned&nbsp;long&nbsp;n);&nbsp;<BR>
void&nbsp;memcpy_tofs(void&nbsp;*&nbsp;to,const&nbsp;void&nbsp;*&nbsp;from,unsigned&nbsp;long&nbsp;n);&nbsp;<BR>
在用户程序调用read&nbsp;、write时，因为进程的运行状态由用户态变为核心&nbsp;<BR>
态，地址空间也变为核心地址空间。而read、write中参数buf是指向用户程&nbsp;<BR>
序的私有地址空间的，所以不能直接访问，必须通过上述两个系统函数来访问用&nbsp;<BR>
户程序的私有地址空间。memcpy_fromfs由用户程序地址空间往核心地址空间&nbsp;<BR>
复制，memcpy_tofs则反之。参数to为复制的目的指针，from为源指针，n&nbsp;<BR>
为要复制的字节数。&nbsp;<BR>
在设备驱动程序里，可以调用printk来打印一些调试信息，用法与printf&nbsp;<BR>
类似。printk打印的信息不仅出现在屏幕上，同时还记录在文件syslog里。&nbsp;<BR>
&nbsp;<BR>
3.3、LINUX系统下的具体实现&nbsp;<BR>
在LINUX里，除了直接修改系统核心的源代码，把设备驱动程序加进核心里&nbsp;<BR>
以外，还可以把设备驱动程序作为可加载的模块，由系统管理员动态地加载它，&nbsp;<BR>
使之成为核心地一部分。也可以由系统管理员把已加载地模块动态地卸载下来。&nbsp;<BR>
LINUX中，模块可以用C语言编写，用gcc编译成目标文件（不进行链接，作&nbsp;<BR>
为*.o文件存在），为此需要在gcc命令行里加上-c的参数。在编译时，还应该在&nbsp;<BR>
gcc的命令行里加上这样的参数：-D__KERNEL__&nbsp;-DMODULE。由于在不链接时，g&nbsp;<BR>
cc只允许一个输入文件，因此一个模块的所有部分都必须在一个文件里实现。&nbsp;<BR>
编译好的模块*.o放在/lib/modules/xxxx/misc下（xxxx表示核心版本，如&nbsp;<BR>
在核心版本为2.0.30时应该为/lib/modules/2.0.30/misc），然后用depmod&nbsp;-a&nbsp;<BR>
使此模块成为可加载模块。模块用insmod命令加载，用rmmod命令来卸载，并可&nbsp;<BR>
以用lsmod命令来查看所有已加载的模块的状态。&nbsp;<BR>
编写模块程序的时候，必须提供两个函数，一个是int&nbsp;init_module(void)，&nbsp;<BR>
供insmod在加载此模块的时候自动调用，负责进行设备驱动程序的初始化工作。&nbsp;<BR>
init_module返回0以表示初始化成功，返回负数表示失败。另一个函数是void&nbsp;<BR>
cleanup_module&nbsp;(void)，在模块被卸载时调用，负责进行设备驱动程序的清除&nbsp;<BR>
工作。&nbsp;<BR>
在成功的向系统注册了设备驱动程序后（调用register_chrdev成功后），&nbsp;<BR>
就可以用mknod命令来把设备映射为一个特别文件，其它程序使用这个设备的时&nbsp;<BR>
候，只要对此特别文件进行操作就行了。&nbsp;<BR>
&nbsp;<BR>
&nbsp;<BR>
附录：参考文献&nbsp;<BR>
&nbsp;<BR>
1、&nbsp;《UNIX操作系统设计与实现》&nbsp;<BR>
&nbsp;陈华瑛、李建国主编&nbsp;<BR>
&nbsp;电子工业出版社出版&nbsp;<BR>
2、&nbsp;&nbsp;《Linux&nbsp;Kernel&nbsp;Hacker's&nbsp;Guide》&nbsp;<BR>
&nbsp;作者：Michael&nbsp;K.&nbsp;Johnson&nbsp;<BR>
3、&nbsp;《Kernel&nbsp;Jorn》&nbsp;<BR>
&nbsp;作者：Alessandro&nbsp;Rubini&nbsp;&amp;&nbsp;Georg&nbsp;Zezchwitz&nbsp;<BR>
&nbsp;连载于《Linux&nbsp;Journal》1996年36期&nbsp;<BR>
4、&nbsp;Linux核心源代码（核心版本2.0.30）&nbsp;<BR>
5、&nbsp;Linux-HOWTO&nbsp;<BR>
&nbsp;<BR>
--&nbsp;<BR>
&nbsp;<BR>
沧海一声笑&nbsp;<BR>
滔滔两岸潮&nbsp;<BR>
浮沉随浪只记今朝&nbsp;<BR>
来!共进一杯&nbsp;<BR>
让我们歌〖笑傲江湖〗到通宵!!!&nbsp;<BR>
&nbsp;<BR>
※&nbsp;来源:·BBS&nbsp;水木清华站&nbsp;bbs.net.tsinghua.edu.cn·[FROM:&nbsp;ie0.ie.ac.cn]&nbsp;<BR>


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