(ldd) ch02-编写和运行模块(转载).txt

献给ARM初学者

      （代码）
       
      文件中的每一项是有驱动程序锁定的范围（以十六进制表示）。在这些被释放前，其他
      驱动程序不允许访问这些端口。
       
      避免冲突有两个途径。首先，向系统增加新设备的用户检查/proc/ioports，然后在配置
      新设备使用空闲端口――这种方法假设设备可以通过跳线进行配置。然后，当软件驱动
      程序初始化自己时，它能自动探测新设备而对其他设备无害：驱动程序不会探测已由其
      他驱动程序使用的I/O端口。
       
      事实上，基于I/O注册的冲突避免对于模块化驱动程序很合适，但对于连编到内核里的驱
      动程序来说却可能失败。尽管我们不涉及这种驱动程序，但还是很是必要注意到，对于
      一个在启动时初始化自己的驱动程序来说，由于它要使用之后会被注册的端口，很可能
      会造成对其他设备的误配置。虽然如此，还是没有办法让一个符合规范的驱动程序与已
      配置好的硬件交互，除非以前加载的驱动程序不注册它的端口。基于以上原因，探测ISA
      设备是件很危险的事，而且如果随正式Linux内核发行的驱动程序为了因与尚未加载的模

      设备是件很危险的事，而且如果随正式Linux内核发行的驱动程序为了因与尚未加载的模
      块对应的设备交互，拒绝在模块加载时执行探测功能。
       
      设备探测的问题是因为只有一种方法标别设备，即通过写目标端口然后再读的方法――
      处理器（而且是任何程序）只能查看数据线上的电子信号。驱动程序编写者知道一旦设
      备连接到某个特定的端口上，它就会响应相应的查询代码。但是如果另一个设备连到了
      端口上，程序仍然会写这个设备，但天知道它会怎么响应这个异常的探测操作。有时可
      以通过读外设的BIOS，查看一个已知的字串来避免端口探测；已有若干SCSI设备使用了
      这种技术，但并不是每个设备都要有自己的BIOS。
       
      一个符合规范的驱动程序应该调用check_region查看是否某个端口区域已由其他驱动程
      序锁定，之后就用request_region将端口锁住，当驱动程序不再使用端口时调用release
      _region释放端口。这些函数的原型在<linux/ioports.h>中。
       
      注册端口的典型顺序如下所示（函数skull_probe_hw包含了所有设备相关代码，这里没
      有出现）：
       
      （代码）
       
      在cleanup_module里释放端口：
       
      （代码）
       

       
      系统也使用了一套类似的请求/释放策略维护中断，但注册/注销中断比处理端口复杂，
      整个过程的详细解释将放在第9章“中断处理”中介绍。
       
      与前面讲到的关于设施的注册/注销相似，对资源的请求/释放方法也适合使用已勾勒的
      基于goto的实现框架。
       
      对于编写PCI设备驱动程序的人来说，不存在这里所讲的探测问题。我将在第15章“外部
      总线简介”中介绍。
       
      ISA内存
      本节技术性很强，如果你对处理硬件问题不是很有把握，可以简单跳过这节。
       
      在Intel平台上，ISA槽上的目标设备可能会提供片上内存，范围在640KB到1MB之间（0xA
      0000到0xFFFFF）；这也是设备驱动程序可以使用的一类资源。
       
      这种内存部件反映了8086处理器那个时代，当时8086的寻址只有一兆的大小。PC设计人
      员决定，低端的640KB当做RAM，而保留另外的384KB用于ROM和内存映射设备。今天，即
      便是最强力的个人电脑也还有这个在第一兆字节里的空洞。Linux的PC版保留了这片内存
      ，根本不考虑使用它。本节给出的代码可以让你访问这个区域的内存，但它仅限于x86平
      台，而且Linux内核要至少是2.0.x的，x是多少都可以。2.1版改变了物理内存的访问方
      式，比如，640KB-1MB这段范围内的I/O内存就不能再这样访问。访问I/O内存的正确方式
      是第18章“硬件管理”“低1M内的ISA内存”小节中的内容，这超出了本章的范围。

      是第18章“硬件管理”“低1M内的ISA内存”小节中的内容，这超出了本章的范围。
       
      尽管内核提供了端口和中断的请求/释放机制，当前它还是没能提供给I/O内存类似的机
      制，所以你得自己做了。如果我能理解Linus是如何看待PC体系结构的化，这里给的方法
      就不会变化了。
       
      有时某个驱动程序需要在初始化时探测ISA内存；例如，我需要告诉视频截取器（frame
      grabber）在哪映射截取的图象。问题是，如果没有探测方法，我将无法辨别那段范围内
      哪块内存正在使用。人们需要能够辨别3种不同的情况：映射了RAM，有ROM（例如，VGA
      BIOS），或者那段区域空闲。
       
      skull样例给出一种处理这些内存的方法，但由于skull和物理设备无关，它打印完640KB
      -1MB这段内存区域的信息后就退出了。然而，有必要谈一谈用于分析内存的代码，因为
      它必须处理一些竞争条件。竞争条件就是这样一种情形，两个任务可以竞争同一个资源
      ，而且未同步的操作可能会损坏系统。
       
      尽管驱动程序编写者无需处理多任务，我们还是必须记住，中断可能在你的代码中间发
      生，而且中断处理函数可能会不提醒你就修改全局量。尽管内核提供了许多工具处理竞
      争条件，下面给得出的简单规则阐述了处理这个问题的方法；对这个问题的彻底对策将
      在第9章的“竞争条件”小节中给出。
       
      l        如果仅仅是读取共享的量，而不是写，将其声明为volatile，要求编译器不对
      其进行优化。这样，编译好的代码在每次源码读取它时读取这个量了。

      其进行优化。这样，编译好的代码在每次源码读取它时读取这个量了。
       
      l        如果代码需要检查和修改这个值，必须在操作期间关闭中断，这样可以防止其
      他进程在我们检查过这个值后，但恰恰又在我们修改这个量之前修改这个量。
       
      我们建议采用如下关闭中断的顺序：
       
      （代码）
       
      这里cli代表“clear interrupt flag（清除中断标志）”。上面出现的函数都定义在<a
      sm/system.h>中。
       
      应该避免使用经典的cli和sti序列，因为有时你无法在关闭中断前断定中断是否打开了
      。如果此时调用sti就是产生很不规则的错误出现，很难追踪这样的错误。
       
      由于那段内存只能通过写物理内存和读取检查才能标别，而且如果测试期间有中断的化
      ，有可能会被其他程序修改，因此检查RAM段的代码同时利用了volatile声明和cli。下
      面的这段代码并不是很简单，如果一个设备正在象它的内存写数据，而这段代码又在扫
      描这段区域，它就会误认为这段区域是空闲区。好在这样的情况很少发生。
       
      在下面的源代码中，每个printk都带有一个KERN_INFO前缀。这个符号拼接在格式字串前
      面做消息的优先级，它定义在<linux/kernel.h>中。这个符号展开后与本章开始的hello
      ..c中使用的<1>字串很相似。

      ..c中使用的<1>字串很相似。
       
      （代码）
       
      如果你在探测时注意恢复你所修改的字节，探测内存不会造成与其他设备的冲突。*
       
      作为一个细心的读者，你可能会知道在15MB-16MB地址域内的ISA内存是怎么回事。很不
      幸，那是个更棘手的问题，我们将在第8章的“1M以上的ISA内存”小节中讨论。
       
      自动和手动配置
      根据系统的不同，驱动程序需要了解的若干参数也会随之变化。例如，设备必须了解硬
      件的I/O地址或内存区域。
       
      注意，本节所讨论的大部分问题并不适用于PCI设备（第15章介绍）。
       
      根据设备的不同，除了I/O地址外，还有一些其他参数会影响系统的驱动程序的行为，如
      设备的品牌和发行号。驱动程序为了正确地工作有必要了解这些参数的具体值。用正确
      的数值设置驱动程序（即，配置它）是一项需要在初始化期间完成的复杂的任务。
       
      基本说来，有两种方式可以获得这些正确的数值：或者是用户显式地给出它们，或者是
      驱动程序自己探测。无疑，自动探测是最好的驱动程序配置方法，而用户配置则是最好
      实现的；作为驱动程序编写者的一种权衡，他应该尽可能地实现自动配置，但又允许用
      户配置作为一种可选的方式替代自动配置。这种配置方法的另一个好处就是，在开发期

      户配置作为一种可选的方式替代自动配置。这种配置方法的另一个好处就是，在开发期
      间可以给定参数，从而不用自动探测，可以在以后实现它。
       
      insmod在加载时接受命令行中给定的整数和字串值，可以给参数赋值。这条命令可以修
      改在模块中定义的全局变量。例如，如果你的源码中包含了这些变量：
       
      （代码）
       
      那么你就可以使用如下命令加载模块：
       
      （代码）
       
      例子里使用了printk，它可以显式，当init_module被调用时，赋值已经发生了。注意，
      insmod可以给任何整型或字符指针变量赋值，不管它们是否是公共符号表中的一部分。
      但对于声明为数组的串是不能在加载时赋值的，因为它已经在编译时解析出来了，以后
      就不能修改了。
       
      自动配置可以设计为按如下方式工作：“如果配置变量是默认值，就执行自动探测；否
      则，保留当前值。”为了让这种方法可以工作，“默认”值应该不是任何用户可以在加
      载时设定的值。
       
      下面这段代码给出了skull是如何自动探测设备的端口地址的。在这个例子中，使用自动
      探测查找多个设备，而手动配置只限于一个设备。注意，函数skull_detect在上面已经

      探测查找多个设备，而手动配置只限于一个设备。注意，函数skull_detect在上面已经
      给出了，而skull_init_board负责完成设备相关的初始化工作，这里没有给出。
       
      （代码）
       
      为了方便用户在insmod命令行中给出相应的参数，而且如果这些符号不会放到主符号表
      中的话，实际使用的驱动程序可以去掉配置变量的前缀（在本例中就是skull_）。如果
      它们确实要放到主符号表中，好的办法就是声明两个符号：一个没有前缀，在加载时赋
      值，一个有前缀，用register_symtab放到符号表中。
       
      在用户空间编写驱动程序
      到现在为止，一个首次接触内核问题的Unix程序员困难会对编写模块非常紧
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