第七章linux設備驅(qū)動程序開發(fā)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 文件系統(tǒng)的關系 n ● open —— 打開設備準備 I/O操作。 ?open—— 打開設備準備打開設備準備 I/O操作。操作。 該函數(shù)返回文件描述字該函數(shù)返回文件描述字 handle ?其調(diào)用格式為其調(diào)用格式為 :intopen(char*filename,intaccess)。35TM 35ARM及 Thumb指令集nclose173。——close() 函數(shù)函數(shù) 的作用是關閉由的作用是關閉由 open()函數(shù)打開的文件函數(shù)打開的文件 ,其其調(diào)用格式為調(diào)用格式為 :intclose(inthandle)。n該函數(shù)關閉文件描述字該函數(shù)關閉文件描述字 handle相連的文件。相連的文件。nread—— 從設備上讀數(shù)據(jù)從設備上讀數(shù)據(jù) 。對于有緩沖區(qū)的。對于有緩沖區(qū)的 I/O操作，一般是操作，一般是從緩沖區(qū)里讀數(shù)據(jù)。從緩沖區(qū)里讀數(shù)據(jù)。nwrite—— 往設備上寫數(shù)據(jù)往設備上寫數(shù)據(jù) ，對于有緩沖區(qū)的，對于有緩沖區(qū)的 I/O操作，一般是操作，一般是把數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)里。把數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)里。 write()函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的調(diào)用格式為：nintwrite(inthandle,void*buf,intcount)。nwrite()函數(shù)把函數(shù)把 count個字節(jié)從個字節(jié)從 buf指向的緩沖區(qū)寫入與指向的緩沖區(qū)寫入與 handle相相連的文件中，返回值為實際寫入的字節(jié)數(shù)。連的文件中，返回值為實際寫入的字節(jié)數(shù)。 設備驅(qū)動和文件系統(tǒng)的關系 36TM 36ARM及 Thumb指令集nioctl———— 主要用于對設備進行讀寫之外的其他控制主要用于對設備進行讀寫之外的其他控制 。用戶空間的。用戶空間的ioctl函數(shù)的原型為：函數(shù)的原型為： intioctl(inffd,intcmd,…)n其中的其中的 …… 代表可變數(shù)目的參數(shù)表，實際中是一個可選參數(shù)，一般代表可變數(shù)目的參數(shù)表，實際中是一個可選參數(shù)，一般定義為定義為 :intioctl(inffd,intcmd,char*argp)n驅(qū)動程序中定義的驅(qū)動程序中定義的 ioctl方法原型為：方法原型為：nint(*ioctl)(structinode*inode,structfile*file,unsignedintcmd,unsignedlongarg)ninode和和 filp兩個指針對應應用程序傳遞的文件描述符兩個指針對應應用程序傳遞的文件描述符 fd、 cmd不不會被修改地傳遞給驅(qū)動程序，可選的參數(shù)會被修改地傳遞給驅(qū)動程序，可選的參數(shù) arg則無論用戶應用程序則無論用戶應用程序使用的是指針還是其他類型值，都以使用的是指針還是其他類型值，都以 unsignedlong的形式傳遞給驅(qū)的形式傳遞給驅(qū)動。動。37TM 37ARM及 Thumb指令集 設備號 n linux/uclinux內(nèi)核還需要內(nèi)核還需要 :n 主設備號主設備號 標識設備對應的驅(qū)動程序。系統(tǒng)中不同的設備可以標識設備對應的驅(qū)動程序。系統(tǒng)中不同的設備可以有相同的主設備號，主設備號相同的設備使用相同的驅(qū)動程有相同的主設備號，主設備號相同的設備使用相同的驅(qū)動程序。序。 n 次設備號次設備號 用來區(qū)分具體驅(qū)動程序的實例。一個主設備號可能用來區(qū)分具體驅(qū)動程序的實例。一個主設備號可能有多個設備與之對應，這多個設備正是在驅(qū)動程序內(nèi)通過次有多個設備與之對應，這多個設備正是在驅(qū)動程序內(nèi)通過次設備號來進一步區(qū)分的。次設備號只能由設備驅(qū)動程序使用設備號來進一步區(qū)分的。次設備號只能由設備驅(qū)動程序使用，內(nèi)核的其他部分僅將它作為參數(shù)傳遞給驅(qū)動程序。，內(nèi)核的其他部分僅將它作為參數(shù)傳遞給驅(qū)動程序。38TM 38ARM及 Thumb指令集字符型設備主設備號的添加和注銷 n字符型設備主設備號的添加和注銷分別通過調(diào)用函數(shù)字符型設備主設備號的添加和注銷分別通過調(diào)用函數(shù)register_chrdev()和和 unregister_chrdev()實現(xiàn)，這兩個函數(shù)原型在實現(xiàn)，這兩個函數(shù)原型在linux/文件說明。文件說明。nexternintregister_chrdev(unsignedintmajor,constchar*name,structfile_operations*fops)。nexternintunregister_chrdev(unsignedintmajor,constchar*name)。39TM 39ARM及 Thumb指令集n 設備驅(qū)動中關鍵數(shù)據(jù)結構設備驅(qū)動中關鍵數(shù)據(jù)結構n在在 linux系統(tǒng)中，設備驅(qū)動程序所提供的這組入口點系統(tǒng)中，設備驅(qū)動程序所提供的這組入口點由一個文件操作結構進行說明，分別是由一個文件操作結構進行說明，分別是 :nfile_operations(文件操作文件操作 )數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)結構 nfile數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)結構ninode數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)結構 n它們定義于它們定義于 Linux/。文件中。 40TM 40ARM及 Thumb指令集file_operations(文件操作文件操作 )數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)結構n 由于由于 用戶進程用戶進程 是通過是通過 設備文件設備文件 同同 硬件硬件 打交道的，所以對設備打交道的，所以對設備文件的操作不外乎一些系統(tǒng)調(diào)用，如文件的操作不外乎一些系統(tǒng)調(diào)用，如 open、 read、 write、close等。等。n 但是如何把系統(tǒng)調(diào)用和驅(qū)動程序關聯(lián)起來但是如何把系統(tǒng)調(diào)用和驅(qū)動程序關聯(lián)起來 ，這里需要一個非，這里需要一個非常關鍵的數(shù)據(jù)結構，既常關鍵的數(shù)據(jù)結構，既 file_operations（（ 文件操作）。文件操作）。n 它用來它用來 存儲存儲 驅(qū)動內(nèi)核模塊提供的驅(qū)動內(nèi)核模塊提供的 對設備進行的各種操作的對設備進行的各種操作的 函函數(shù)指針數(shù)指針 。41TM 41ARM及 Thumb指令集1. file_operations數(shù)據(jù)結構 n structfile_operations{n structmodule*owner。n loff_t(*llseek)(structfile*,loff_t,int)。n ssize_t(*read)(structfile*,char*,size_t,loff_t*)。n ssize_t(*write)(structfile*,constchar*,size_t,loff_t*)。n int(*readdir)(structfile*,void*,filldir_t)。n unsignedint(*poll)(structfile*,structpoll_table_struct*)。n int(*ioctl)(structinode*,structfile*,unsignedint,unsignedlong)。n int(*mmap)(structfile*,structvm_area_struct*)。n int(*open)(structinode*,structfile*)。n int(*flush)(structfile*)。結構體中的每結構體中的每一個成員都對一個成員都對應著應著 驅(qū)動內(nèi)核驅(qū)動內(nèi)核模塊用來處理模塊用來處理某個請求事物某個請求事物的函數(shù)的地址的函數(shù)的地址42TM 42ARM及 Thumb指令集n int(*release)(structinode*,structfile*)。n int(*fsync)(structfile*,structdentry*,intdatasync)。n int(*fasync)(int,structfile*,int)。n int(*lock)(structfile*,int,structfile_lock*)。n ssize_t(*readv)(structfile*,conststructiovec*,unsignedlong,loff_t*)。n ssize_t(*writev)(structfile*,conststructiovec*,unsignedlong,loff_t*)。n ssize_t(*sendpage)(structfile*,structpage*,int,size_t,loff_t*,int)。n unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *,unsigned long,unsignedlong,unsignedlong,unsignedlong)。n }。43TM 43ARM及 Thumb指令集p228n 在在 simple設備驅(qū)動程序中它的設備驅(qū)動程序中它的 file_operations結構是如下初結構是如下初始化的始化的 :n structfile_operationssimple_fops={n .owner=THIS_MODULE,n .llseek=simple_llseek,n .read=simple_read,n .write=simple_write,n .ioctl=simple_ioctl,n .open=simple_open,n .release=simple_release,}。?對對 simple_fops變量變量進行初始化進行初始化?將對應操作的將對應操作的 函數(shù)名函數(shù)名作為作為 指針指針 傳遞給相應傳遞給相應的成員的成員44TM 44ARM及 Thumb指令集n在在 file_operations數(shù)據(jù)結構中，指出了設備驅(qū)動程序所提供的入口數(shù)據(jù)結構中，指出了設備驅(qū)動程序所提供的入口點位置，分別是：點位置，分別是：n1)structmodule*ownern該成員是該成員是 file_operations結構中唯一一個不是聲明操作的成員結構中唯一一個不是聲明操作的成員 。它它是一個指向擁有這個結構的模塊的指針是一個指向擁有這個結構的模塊的指針 .這個成員用來在它的操作這個成員用來在它的操作還在被使用時阻止模塊被卸載還在被使用時阻止模塊被卸載 .幾乎所有時間中幾乎所有時間中 ,它被簡單初始化為它被簡單初始化為 THIS_MODULE,一個在一個在 linux/中定義的宏中定義的宏 .n2)loff_t(*llseek)(structfile*,loff_t,int)。nllseek方法用作改變文件中的當前讀方法用作改變文件中的當前讀 /寫位置寫位置 ,并且新位置作為并且新位置作為 (正正的的 )返回值返回值 .loff_t參數(shù)參數(shù) 是一個是一個 longoffset,并且就算在并且就算在 32位平臺上位平臺上也至少也至少 64位寬位寬 .錯誤由一個負返回值指示錯誤由一個負返回值指示 .45TM 45ARM及 Thumb指令集n 3)ssize_t(*read)(structfile*,char__user*,size_t,loff_t*)。n 用來從設備中獲取數(shù)據(jù)用來從設備中獲取數(shù)據(jù) .當為空時當為空時 ,導致導致 read系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用 以以 173。EINVAL(“Invalidargument”)失敗失敗 .一個非負返回值代表了一個非負返回值代表了成功讀取的字節(jié)數(shù)成功讀取的字節(jié)數(shù)n 其中其中 ssize_t為為 int或或 long型型 ,和平臺相關和平臺相關 ,__user用來聲明為用用來聲明為用戶態(tài)戶態(tài)n 4)ssize_t(*aio_read)(structkiocb*,char__user*,size_t,loff_t)。n 初始化一個異步讀初始化一個異步讀 173。173。可能在函數(shù)返回前不結束的讀操作可能在函數(shù)返回前不結束的讀操作 .如如果這個方法是果這個方法是 NULL,所有的操作會由所有的操作會由 read代替進行代替進行 (同步同步地地 ).46TM 46ARM及 Thumb指令集n 5)ssize_t(*write)(structfile*,constchar__user*,size_t,loff_t*)n 發(fā)送數(shù)據(jù)給設備發(fā)送數(shù)據(jù)給設備 .如果如果 NULL,173。EINVAL返回給調(diào)用返回給調(diào)用 write系系統(tǒng)調(diào)用的程