文件和设备编程.htm

介绍linux下文件和设备编程

irq,<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
void (*handler)(int irq, void *dev_id, struct pt_regs 
*regs),<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
unsigned long 
irqflags,<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
const char * 
devname,<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
void *dev_id);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
irq是要申请的硬件中断号。在Intel平台，范围0--15。handler是向系统登记的中断处理函数。这是一个回调函数，中断发生时，系统调用这个函数，传入的参数包括硬件中断号，device 
id，寄存器值。dev_id就是下面的request_irq时传递给系统的参数dev_id。irqflags是中断处理的一些属性。比较重要的有SA_INTERRUPT，标明中断处理程序是快速处理程序(设置SA_INTERRUPT)还是慢速处理程序(不设置SA_INTERRUPT)。快速处理程序被调用时屏蔽所有中断。慢速处理程序不屏蔽。还有一个SA_SHIRQ属性，设置了以后运行多个设备共享中断。dev_id在中断共享时会用到。一般设置为这个设备的device结构本身或者NULL。中断处理程序可以用dev_id找到相应的控制这个中断的设备，或者用irq2dev_map找到中断对应的设备。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
void free_irq(unsigned int irq,void *dev_id);
<P>2.4.3 时钟<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
时钟的处理类似中断，也是登记一个时间处理函数，在预定的时间过后，系统会调用这个函数。在include/linux/timer.h里声明。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
struct timer_list {<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
struct timer_list 
*next;<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; struct 
timer_list *prev;<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
unsigned long expires;<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
unsigned long data;<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
void (*function)(unsigned long);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; };<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
void add_timer(struct timer_list * timer);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; int 
del_timer(struct timer_list * timer);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; void 
init_timer(struct timer_list * timer);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
使用时钟，先声明一个timer_list结构，调用init_timer对它进行初始化。time_list结构里expires是标明这个时钟的周期，单位采用jiffies的单位。jiffies是Linux一个全局变量，代表时间。它的单位随硬件平台的不同而不同。系统里定义了一个常数HZ，代表每秒种最小时间间隔的数目。这样jiffies的单位就是1/HZ。Intel平台jiffies的单位是1/100秒，这就是系统所能分辨的最小时间间隔了。所以expires/HZ就是以秒为单位的这个时钟的周期。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
function就是时间到了以后的回调函数，它的参数就是timer_list中的data。data这个参数在初始化时钟的时候赋值，一般赋给它设备的device结构指针。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
在预置时间到系统调用function，同时系统把这个time_list从定时队列里清除。所以如果需要一直使用定时函数，要在function里再次调用add_timer()把这个timer_list加进定时队列。
<P>2.4.4 I/O<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; I/O端口的存取使用：<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; inline 
unsigned int inb(unsigned short port);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; inline unsigned int 
inb_p(unsigned short port);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; inline void outb(char value, 
unsigned short port);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; inline void outb_p(char value, 
unsigned short port);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
在include/adm/io.h里定义。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
inb_p()、outb_p()与inb()、outb_p()的不同在于前者在存取I/O时有等待(pause)一适应慢速的I/O设备。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
为了防止存取I/O时发生冲突，Linux提供对端口使用情况的控制。在使用端口之前，可以检查需要的I/O是否正在被使用，如果没有，则把端口标记为正在使用，使用完后再释放。系统提供以下几个函数做这些工作。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
int check_region(unsigned int from, unsigned int extent);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
void request_region(unsigned int from, unsigned int extent,const char 
*name)<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; void release_region(unsigned int from, unsigned int 
extent);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
其中的参数from表示用到的I/O端口的起始地址，extent标明从from开始的端口数目。name为设备名称。
<P>2.4.5 中断打开关闭<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
系统提供给驱动程序开放和关闭响应中断的能力。是在include/asm/system.h中的两个定义。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
#define cli() __asm__ __volatile__ ("cli"::)<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; #define sti() 
__asm__ __volatile__ ("sti"::)
<P>2.4.6 打印信息<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
类似普通程序里的printf()，驱动程序要输出信息使用printk()。在include/linux/kernel.h里声明。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
int printk(const char* fmt, ...);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
其中fmt是格式化字符串。...是参数。都是和printf()格式一样的。
<P>2.4.7 注册驱动程序<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
如果使用模块(module)方式加载驱动程序，需要在模块初始化时把设备注册到系统设备表里去。不再使用时，把设备从系统中卸除。定义在drivers/net/net_init.h里的两个函数完成这个工作。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
int register_netdev(struct device *dev);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; void 
unregister_netdev(struct device *dev);<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
dev就是要注册进系统的设备结构指针。在register_netdev()时，dev结构一般填写前面11项，即到init，后面的暂时可以不用初始化。最重要的是name指针和init方法。name指针空(NULL)或者内容为'\0'或者name[0]为空格(space)，则系统把你的设备做为以太网设备处理。以太网设备有统一的命名格式，ethX。对以太网这么特别对待大概和Linux的历史有关。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
init方法一定要提供，register_netdev()会调用这个方法让你对硬件检测和设置。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
register_netdev()返回0表示成功，非0不成功。
<P>2.4.8 sk_buff<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
Linux网络各层之间的数据传送都是通过sk_buff。sk_buff提供一套管理缓冲区的方法，是Linux系统网络高效运行的关键。每个sk_buff包括一些控制方法和一块数据缓冲区。控制方法按功能分为两种类型。一种是控制整个buffer链的方法，另一种是控制数据缓冲区的方法。sk_buff组织成双向链表的形式，根据网络应用的特点，对链表的操作主要是删除链表头的元素和添加到链表尾。sk_buff的控制方法都很短小以尽量减少系统负荷。(translated 
from article written by AlanCox)<BR>常用的方法包括：<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .alloc_skb() 
申请一个sk_buff并对它初始化。返回就是申请到的sk_buff。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
.dev_alloc_skb()类似alloc_skb，在申请好缓冲区后，保留16字节的帧头空<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
间。主要用在Ethernet驱动程序。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .kfree_skb() 
释放一个sk_buff。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .skb_clone() 
复制一个sk_buff，但不复制数据部分。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
.skb_copy()完全复制一个sk_buff。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .skb_dequeue() 
从一个sk_buff链表里取出第一个元素。返回取出的sk_buff，<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
如果链表空则返回NULL。这是常用的一个操作。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .skb_queue_head() 
在一个sk_buff链表头放入一个元素。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .skb_queue_tail() 
在一个sk_buff链表尾放入一个元素。这也是常用的一个<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
操作。网络数据的处理主要是对一个先进先出队列的管理，skb_queue_tail()<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
和skb_dequeue()完成这个工作。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .skb_insert() 
在链表的某个元素前插入一个元素。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .skb_append() 
在链表的某个元素后插入一个元素。一些协议(如TCP)对没按<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
顺序到达的数据进行重组时用到skb_insert()和skb_append()。
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .skb_reserve() 
在一个申请好的sk_buff的缓冲区里保留一块空间。这个空间<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
一般是用做下一层协议的头空间的。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .skb_put() 
在一个申请好的sk_buff的缓冲区里为数据保留一块空间。在<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
alloc_skb以后，申请到的sk_buff的缓冲区都是处于空(free)状态，有一个<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
tail指针指向free空间，实际上开始时tail就指向缓冲区头。skb_reserve()<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
在free空间里申请协议头空间，skb_put()申请数据空间。见下面的图。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .skb_push() 
把sk_buff缓冲区里数据空间往前移。即把Head room中的空间移<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 一部分到Data 
area。<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; .skb_pull() 把sk_buff缓冲区里Data area中的空间移一部分到Head 
room中。
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
--------------------------------------------------<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Tail 
room(free)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
--------------------------------------------------<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
After alloc_skb()
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
--------------------------------------------------<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
| Head room |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Tail 
room(free)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
--------------------------------------------------<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
After skb_reserve()
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
--------------------------------------------------<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
| Head room |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Data area&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; | Tail 
room(free)&nbsp; 
|<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
--------------------------------------------------<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
After skb_put()
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
--------------------------------------------------<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|Head| skb_ |&nbsp;&nbsp; 
Data&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; | Tail 
room(free)&nbsp; 
|<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |room| push 
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Data 
area&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
--------------------------------------------------<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
After skb_push()
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
--------------------------------------------------<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|&nbsp;&nbsp; Head&nbsp;&nbsp;&nbsp; | skb_ |&nbsp; Data area | Tail 
room(free)&nbsp; 
|<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; | pull 
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|&nbsp;&nbsp;&nbsp; Head room&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
|<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
--------------------------------------------------<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
After skb_pull()
<P>
<P><BR>
<CENTER><A 
href="file:///E:/linux资料/linux笔记及源码/joyfire-0206.htm/system/10.html#Content">[目录]</A></CENTER>
<HR>
<BR><A id=I323 name=I323></A>
<CENTER><B><FONT size=+2>需要注意</FONT></B></CENTER><BR>三.编写Linux网络驱动程序中需要注意的问题
<P>3.1 中断共