linux系统下的设备驱动程序.txt

Linux系统下的设备驱动程序

int result;


result = register_chrdev(0, "test", &test_fops);

if (result < 0) {

printk(KERN_INFO "test: can't get major number ");

return result;

}

if (test_major == 0) test_major = result; /* dynamic */

return 0;

}

在用insmod命令将编译好的模块调入内存时，init_module 函数被调用。在

这里，init_module只做了一件事，就是向系统的字符设备表登记了一个字符

设备。register_chrdev需要三个参数，参数一是希望获得的设备号，如果是

零的话，系统将选择一个没有被占用的设备号返回。参数二是设备文件名，

参数三用来登记驱动程序实际执行操作的函数的指针。

如果登记成功，返回设备的主设备号，不成功，返回一个负值。


void cleanup_module(void)

{

unregister_chrdev(test_major, "test");

}

在用rmmod卸载模块时，cleanup_module函数被调用，它释放字符设备test

在系统字符设备表中占有的表项。


一个极其简单的字符设备可以说写好了，文件名就叫test.c吧。

下面编译

$ gcc -O2 -DMODULE -D__KERNEL__ -c test.c

得到文件test.o就是一个设备驱动程序。

如果设备驱动程序有多个文件，把每个文件按上面的命令行编译，然后

ld -r file1.o file2.o -o modulename.


驱动程序已经编译好了，现在把它安装到系统中去。

$ insmod -f test.o

如果安装成功，在/proc/devices文件中就可以看到设备test,

并可以看到它的主设备号,。

要卸载的话，运行

$ rmmod test


下一步要创建设备文件。

mknod /dev/test c major minor

c 是指字符设备，major是主设备号，就是在/proc/devices里看到的。

用shell命令

$ cat /proc/devices | awk "\$2=="test" {print \$1}"

就可以获得主设备号，可以把上面的命令行加入你的shell script中去。

minor是从设备号，设置成0就可以了。


我们现在可以通过设备文件来访问我们的驱动程序。写一个小小的测试程序。

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

main()

{

int testdev;

int i;

char buf[10];


testdev = open("/dev/test",O_RDWR);

if ( testdev == -1 )

{

printf("Cann't open file ");

exit(0);

}

read(testdev,buf,10);

for (i = 0; i < 10;i++)

printf("%d ",buf[i]);

close(testdev);

}

编译运行，看看是不是打印出全1 ？


　

以上只是一个简单的演示。真正实用的驱动程序要复杂的多，要处理如中断，

DMA，I/O port等问题。这些才是真正的难点。请看下节，实际情况的处理。

如何编写Linux操作系统下的设备驱动程序

Roy G


三 设备驱动程序中的一些具体问题。


1. I/O Port.

和硬件打交道离不开I/O Port，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kernel函数可以保证驱动程序做到这一点。

1）check_region(int io_port, int off_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(int io_port, int off_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kmalloc，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.conf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。

int request_irq(unsigned int irq ,

void(*handle)(int,void *,struct pt_regs *),

unsigned int long flags,

const char *device);


irq: 是要申请的中断。

handle：中断处理函数指针。

flags：SA_INTERRUPT 请求一个快速中断，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。