PCA課件 第七章 嵌入式設(shè)備驅(qū)動

第7章嵌入式Linux的設(shè)備驅(qū)動Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)簡介常用的系統(tǒng)支持

Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序

編寫Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序中需要注意的問題

第7章嵌入式Linux的設(shè)備驅(qū)動Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序7.1Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)簡介Linux中設(shè)備被抽象出來，所有設(shè)備都看成文件如：系統(tǒng)中第一個IDE硬盤被表示成/dev/hda

設(shè)備的讀寫和普通文件一樣設(shè)備驅(qū)動程序主要完成這些功能：探測設(shè)備和初始化設(shè)備從設(shè)備接收數(shù)據(jù)并提交給內(nèi)核從內(nèi)核接收數(shù)據(jù)送到設(shè)備檢測和處理設(shè)備錯誤7.1Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)簡介Linux中設(shè)備被抽象Linux設(shè)備驅(qū)動程序分類Linux系統(tǒng)的設(shè)備分為字符設(shè)備(chardevice)，塊設(shè)備(blockdevice)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(networkdevice)三種字符設(shè)備是指存取時沒有緩存的設(shè)備。如：系統(tǒng)的串口設(shè)備/dev/cua0和/dev/cua1塊設(shè)備的讀寫都有緩存來支持，并且塊設(shè)備必須能夠隨機存取(randomaccess)，且不管塊位于設(shè)備中何處都可以對其進行讀寫。塊設(shè)備可以通過其設(shè)備相關(guān)文件進行訪問，但更為平常的訪問方法是通過文件系統(tǒng)。只有塊設(shè)備才能支持可安裝文件系統(tǒng)。如硬盤用mknod命令創(chuàng)建的塊設(shè)備特殊文件與字符設(shè)備特殊文件

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在Linux里做專門的處理，可以通過BSD套接口訪問。Linux設(shè)備驅(qū)動程序分類Linux系統(tǒng)的設(shè)備分為字符設(shè)備1、核心代碼

設(shè)備驅(qū)動是核心的一部分，象核心中其它代碼一樣，出錯將導(dǎo)致系統(tǒng)的嚴重損傷。一個編寫奇差的設(shè)備驅(qū)動甚至能使系統(tǒng)崩潰并導(dǎo)致文件系統(tǒng)的破壞和數(shù)據(jù)丟失。

2、核心接口

設(shè)備驅(qū)動必須為Linux核心或者其從屬子系統(tǒng)提供一個標準接口。例如終端驅(qū)動為Linux核心提供了一個文件I/O接口而SCSI設(shè)備驅(qū)動為SCSI子系統(tǒng)提供了一個SCSI設(shè)備接口，同時此子系統(tǒng)為核心提供了文件I/O和buffercache接口。

Linux核心中的設(shè)備驅(qū)動具有的共性：1、核心代碼Linux核心中的設(shè)備驅(qū)動具有的共性：3、核心機制與服務(wù)

設(shè)備驅(qū)動可以使用標準的核心服務(wù)如內(nèi)存分配、中斷發(fā)送和等待隊列等等。

4、動態(tài)可加載

多數(shù)Linux設(shè)備驅(qū)動可以在核心模塊發(fā)出加載請求時加載，同時在不再使用時卸載。這樣核心能有效地利用系統(tǒng)資源。

5、可配置

Linux設(shè)備驅(qū)動可以連接到核心中。6、動態(tài)性

當系統(tǒng)啟動及設(shè)備驅(qū)動初始化時將查找它所控制的硬件設(shè)備。如果某個設(shè)備的驅(qū)動為一個空過程并不會有什么問題。此時此設(shè)備驅(qū)動僅僅是一個冗余的程序，它除了會占用少量系統(tǒng)內(nèi)存外不會對系統(tǒng)造成什么危害。3、核心機制與服務(wù)驅(qū)動程序的幾個概念1、輪詢與中斷輪詢方式意味著需要經(jīng)常讀取設(shè)備的狀態(tài)，一直到設(shè)備狀態(tài)表明請求已經(jīng)完成為止。如果設(shè)備驅(qū)動被連接進入核心，這時使用輪詢方式將會帶來災(zāi)難性后果：核心將在此過程中無所事事，直到設(shè)備完成此請求。但是輪詢設(shè)備驅(qū)動可以通過使用系統(tǒng)定時器，使核心周期性調(diào)用設(shè)備驅(qū)動中的某個例程來檢查設(shè)備狀態(tài)。定時器過程可以檢查命令狀態(tài)及Linux軟盤驅(qū)動的工作情況。使用定時器是輪詢方式中最好的一種，但更有效的方法是使用中斷。驅(qū)動程序的幾個概念1、輪詢與中斷輪詢方式意味著需要經(jīng)常讀取設(shè)基于中斷的設(shè)備驅(qū)動會在它所控制的硬件設(shè)備需要服務(wù)時引發(fā)一個硬件中斷。如以太網(wǎng)設(shè)備驅(qū)動從網(wǎng)絡(luò)上接收到一個以太數(shù)據(jù)報時都將引起中斷。Linux核心需要將來自硬件設(shè)備的中斷傳遞到相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動。這個過程由設(shè)備驅(qū)動向核心注冊其使用的中斷來協(xié)助完成。此中斷處理例程的地址和中斷號都將被記錄下來。在/proc/interrupts文件中你可以看到設(shè)備驅(qū)動所對應(yīng)的中斷號及類型：0:727432timer1:20534keyboard2:0cascade3:79691+serial4:28258+serial5:1soundblaster11:20868+aic7xxx13:1matherror14:247+ide015:170+ide1基于中斷的設(shè)備驅(qū)動會在它所控制的硬件設(shè)備需要服務(wù)時引發(fā)一個硬2、直接內(nèi)存訪問(DMA)DMA控制器可以在不受處理器干預(yù)的情況下在設(shè)備和系統(tǒng)內(nèi)存之間高速傳輸數(shù)據(jù)。設(shè)備驅(qū)動使用DMA時必須十分小心。首先DMA控制器沒有任何虛擬內(nèi)存的概念，它只存取系統(tǒng)中的物理內(nèi)存。同時用作DMA傳輸緩沖的內(nèi)存空間必須是連續(xù)物理內(nèi)存塊。這意味著不能在進程虛擬地址空間內(nèi)直接使用DMA。但是你可以將進程的物理頁面加鎖以防止在DMA操作過程中被交換到交換設(shè)備上去。另外DMA控制器所存取物理內(nèi)存有限。DMA通道地址寄存器代表DMA地址的高16位而頁面寄存器記錄的是其余8位。所以DMA請求被限制到內(nèi)存最低16M字節(jié)中。2、直接內(nèi)存訪問(DMA)DMA控制器可以在不受處理器干Linux通過dma_chan（每個DMA通道一個）數(shù)組來跟蹤DMA通道的使用情況。dma_chan結(jié)構(gòu)中包含有兩個域，一個是指向此DMA通道擁有者的指針，另一個指示DMA通道是否已經(jīng)被分配出去。當敲入cat/proc/dma打印出來的結(jié)果就是dma_chan結(jié)構(gòu)數(shù)組。Linux通過dma_chan（每個DMA通道一個）數(shù)組來3、

內(nèi)存設(shè)備驅(qū)動必須謹慎使用內(nèi)存。由于它屬于核心,所以不能使用虛擬內(nèi)存。Linux為設(shè)備驅(qū)動提供了一組核心內(nèi)存分配與回收過程。核心內(nèi)存以2的次冪大小的塊來分配。如512或128字節(jié)，此時即使設(shè)備驅(qū)動的需求小于這個數(shù)量也會分配這么多。所以設(shè)備驅(qū)動的內(nèi)存分配請求可得到以塊大小為邊界的內(nèi)存。這樣核心進行空閑塊組合更加容易。請求分配核心內(nèi)存時Linux需要完成許多額外的工作。如果系統(tǒng)中空閑內(nèi)存數(shù)量較少，則可能需要丟棄些物理頁面或?qū)⑵鋵懭虢粨Q設(shè)備。一般情況下Linux將掛起請求者并將此進程放置到等待隊列中直到系統(tǒng)中有足夠的物理內(nèi)存為止。3、

內(nèi)存設(shè)備驅(qū)動必須謹慎使用內(nèi)存。由于它屬于核心,所以4、設(shè)備驅(qū)動與核心的接口

Linux核心與設(shè)備驅(qū)動之間必須有一個以標準方式進行互操作的接口。每一類設(shè)備驅(qū)動：字符設(shè)備、塊設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都提供了通用接口以便在需要時為核心提供服務(wù)。這種通用接口使得核心可以以相同的方式來對待不同的設(shè)備及設(shè)備驅(qū)動。如SCSI和IDE硬盤的區(qū)別很大但Linux對它們使用相同的接口。Linux動態(tài)性很強。每次Linux核心啟動時如遇到不同的物理設(shè)備將需要不同的物理設(shè)備驅(qū)動。4、設(shè)備驅(qū)動與核心的接口Linux核心與設(shè)備驅(qū)動之間必須4.1

字符設(shè)備字符設(shè)備是Linux設(shè)備中最簡單的一種字符設(shè)備初始化時，它的設(shè)備驅(qū)動通過在device_struct結(jié)構(gòu)的chrdevs數(shù)組中添加一個入口來將其注冊到Linux核心上。設(shè)備的主設(shè)備標志符用來對此數(shù)組進行索引（如對tty設(shè)備的索引4）

4.1

字符設(shè)備字符設(shè)備是Linux設(shè)備中最簡單的一種4.2塊設(shè)備塊設(shè)備也支持以文件方式訪問。Linux在blkdevs數(shù)組中維護所有已注冊的塊設(shè)備。象chrdevs數(shù)組一樣，blkdevs也使用設(shè)備的主設(shè)備號進行索引。其入口也是device_struct結(jié)構(gòu)。和字符設(shè)備不同的是系統(tǒng)有幾類塊設(shè)備。SCSI設(shè)備是一類而IDE設(shè)備則是另外一類。和普通文件操作接口一樣,每個塊設(shè)備驅(qū)動必須為buffercache提供接口。每個塊設(shè)備驅(qū)動將填充其在blk_dev數(shù)組中的blk_dev_struct結(jié)構(gòu)入口。數(shù)組的索引值還是此設(shè)備的主設(shè)備號。4.2塊設(shè)備塊設(shè)備也支持以文件方式訪問。Linux在bbuffercache塊設(shè)備請求上圖表示每個請求有指向一個或多個buffer_hear結(jié)構(gòu)的指針，每個請求讀寫一塊數(shù)據(jù)。一旦設(shè)備驅(qū)動完成了請求則它必須將每個buffer_heard結(jié)構(gòu)從request結(jié)構(gòu)中清除。buffercache塊設(shè)備請求上圖表示每個請求有指向一4.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，即Linux的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，是一個發(fā)送與接收數(shù)據(jù)包的實體。它一般是一個象以太網(wǎng)卡的物理設(shè)備。每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都用一個device結(jié)構(gòu)來表示，所有傳輸與接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)用一個sk_buff結(jié)構(gòu)來表示。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使得網(wǎng)絡(luò)協(xié)議頭可以更容易的添加與刪除。4.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，即Linux的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，是一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特殊文件僅在于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)現(xiàn)與初始化時建立。它們使用標準的命名方法，每個名字代表一種類型的設(shè)備。多個相同類型設(shè)備將從0開始記數(shù)。這樣以太網(wǎng)設(shè)備被命名為/dev/eth0，/dev/eth1,/dev/eth2等等。一些常見的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如下：/dev/ethN以太網(wǎng)設(shè)備/dev/slNSLIP設(shè)備/dev/pppNPPP設(shè)備/dev/loLoopback設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特殊文件僅在于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)現(xiàn)與初始化時建立。它編寫驅(qū)動程序的一些基本概念讀寫幾乎所有設(shè)備都有輸入和輸出。每個驅(qū)動程序要負責本設(shè)備的讀寫操作。操作系統(tǒng)的其他不需要知道對設(shè)備的具體讀寫操作怎樣進行，這些都由驅(qū)動程序屏蔽掉了。操作系統(tǒng)定義好一些讀寫接口，由驅(qū)動程序完成具體的功能。在驅(qū)動程序初始化時，需要把具有這種接口的讀寫函數(shù)注冊進操作系統(tǒng)。編寫驅(qū)動程序的一些基本概念讀寫中斷中斷在現(xiàn)代計算機結(jié)構(gòu)中有重要的地位。操作系統(tǒng)必須提供驅(qū)動程序響應(yīng)中斷的能力。一般是把一個中斷處理程序注冊到系統(tǒng)中去。操作系統(tǒng)在硬件中斷發(fā)生后調(diào)用驅(qū)動程序的處理程序。Linux支持中斷的共享，即多個設(shè)備共享一個中斷。PCA課件第七章嵌入式設(shè)備驅(qū)動時鐘在實現(xiàn)驅(qū)動程序時，很多地方會用到時鐘。如某些協(xié)議里的超時處理，沒有中斷機制的硬件的輪詢等。操作系統(tǒng)應(yīng)為驅(qū)動程序提供定時機制。一般是在預(yù)定的時間過了以后回調(diào)注冊的時鐘函數(shù)。時鐘常用的系統(tǒng)支持

內(nèi)存申請和釋放中斷時鐘I/O中斷打開關(guān)閉打印信息注冊驅(qū)動程序常用的系統(tǒng)支持內(nèi)存申請和釋放內(nèi)存申請和釋放include/linux/kernel.h里聲明了kmalloc()和kfree()。用于在內(nèi)核模式下申請和釋放內(nèi)存。與用戶模式下的malloc()不同，kmalloc()申請空間有大小限制。長度是2的整次方?？梢陨暾埖淖畲箝L度也有限制。另外kmalloc()有priority參數(shù)Kfree()釋放的內(nèi)存必須是kmalloc()申請的內(nèi)存申請和釋放include/linux/kernel.h申請中斷和釋放中斷request_irq()、free_irq()是驅(qū)動程序申請中斷和釋放中斷的調(diào)用。在include/linux/sched.h里聲明申請中斷和釋放中斷request_irq()、free_i時鐘時鐘的處理類似中斷，也是登記一個時間處理函數(shù)，在預(yù)定的時間過后，系統(tǒng)會調(diào)用這個函數(shù)。在include/linux/timer.h里聲明使用時鐘，先聲明一個timer_list結(jié)構(gòu)，調(diào)用init_timer對它進行初始化。Time_list結(jié)構(gòu)里expires是標明這個時鐘的周期，單位采用jiffies的單位。jiffy指連續(xù)微處理器時鐘周期間的時間長度時鐘時鐘的處理類似中斷，也是登記一個時間處理函數(shù)，在預(yù)定的I/OI/O端口的存取使用：inlineunsignedintinb(unsignedshortport);inlineunsignedintinb_p(unsignedshortport);inlinevoidoutb(charvalue,unsignedshortport);inlinevoidoutb_p(charvalue,unsignedshortport);在include/adm/io.h里定義I/OI/O端口的存取使用：中斷打開關(guān)閉系統(tǒng)提供給驅(qū)動程序開放和關(guān)閉響應(yīng)中斷的能力是在include/asm/system.h#definecli()__asm____volatile__("cli"::)#definesti()__asm____volatile__("sti"::)中斷打開關(guān)閉系統(tǒng)提供給驅(qū)動程序開放和關(guān)閉響應(yīng)中斷的能力打印信息驅(qū)動程序要輸出信息使用printk()include/linux/kernel.h里聲明打印信息驅(qū)動程序要輸出信息使用printk()注冊驅(qū)動程序如果使用模塊(module)方式加載驅(qū)動程序，需要在模塊初始化時把設(shè)備注冊到系統(tǒng)設(shè)備表里去，不再使用時，把設(shè)備從系統(tǒng)中卸除定義在drivers/net/net_init.h里的兩個函數(shù)完成這個工作Intregister_netdev(structdevice*dev);voidunregister_netdev(structdevice*dev);注冊驅(qū)動程序如果使用模塊(module)方式加載驅(qū)動程序，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu)所有的Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序遵循通用的接口設(shè)計時采用的是面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ粋€設(shè)備就是一個對象(device結(jié)構(gòu))，它內(nèi)部有自己的數(shù)據(jù)和方法一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備最基本的方法有初始化、發(fā)送和接收網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu)所有的Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序遵循通用的接網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的基本方法初始化(initialize)打開(open)關(guān)閉(stop）發(fā)送(hard_start_xmit)接收(reception)硬件幀頭(hard_header)地址解析(xarp)參數(shù)設(shè)置和統(tǒng)計數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的基本方法初始化(initialize)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序中用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最重要的是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。定義在include/linux/netdevice.hsk_buffLinux網(wǎng)絡(luò)各層之間的數(shù)據(jù)傳送都是通過sk_buff網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序中用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最重要的是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。編寫Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序中需要注意的問題

中斷共享硬件發(fā)送忙時的處理流量控制(flowcontrol)調(diào)試編寫Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序中需要注意的問題中斷共享第7章嵌入式Linux的設(shè)備驅(qū)動Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)簡介常用的系統(tǒng)支持

Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序

編寫Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序中需要注意的問題

第7章嵌入式Linux的設(shè)備驅(qū)動Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序7.1Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)簡介Linux中設(shè)備被抽象出來，所有設(shè)備都看成文件如：系統(tǒng)中第一個IDE硬盤被表示成/dev/hda

設(shè)備的讀寫和普通文件一樣設(shè)備驅(qū)動程序主要完成這些功能：探測設(shè)備和初始化設(shè)備從設(shè)備接收數(shù)據(jù)并提交給內(nèi)核從內(nèi)核接收數(shù)據(jù)送到設(shè)備檢測和處理設(shè)備錯誤7.1Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)簡介Linux中設(shè)備被抽象Linux設(shè)備驅(qū)動程序分類Linux系統(tǒng)的設(shè)備分為字符設(shè)備(chardevice)，塊設(shè)備(blockdevice)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(networkdevice)三種字符設(shè)備是指存取時沒有緩存的設(shè)備。如：系統(tǒng)的串口設(shè)備/dev/cua0和/dev/cua1塊設(shè)備的讀寫都有緩存來支持，并且塊設(shè)備必須能夠隨機存取(randomaccess)，且不管塊位于設(shè)備中何處都可以對其進行讀寫。塊設(shè)備可以通過其設(shè)備相關(guān)文件進行訪問，但更為平常的訪問方法是通過文件系統(tǒng)。只有塊設(shè)備才能支持可安裝文件系統(tǒng)。如硬盤用mknod命令創(chuàng)建的塊設(shè)備特殊文件與字符設(shè)備特殊文件

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在Linux里做專門的處理，可以通過BSD套接口訪問。Linux設(shè)備驅(qū)動程序分類Linux系統(tǒng)的設(shè)備分為字符設(shè)備1、核心代碼

設(shè)備驅(qū)動是核心的一部分，象核心中其它代碼一樣，出錯將導(dǎo)致系統(tǒng)的嚴重損傷。一個編寫奇差的設(shè)備驅(qū)動甚至能使系統(tǒng)崩潰并導(dǎo)致文件系統(tǒng)的破壞和數(shù)據(jù)丟失。

2、核心接口

設(shè)備驅(qū)動必須為Linux核心或者其從屬子系統(tǒng)提供一個標準接口。例如終端驅(qū)動為Linux核心提供了一個文件I/O接口而SCSI設(shè)備驅(qū)動為SCSI子系統(tǒng)提供了一個SCSI設(shè)備接口，同時此子系統(tǒng)為核心提供了文件I/O和buffercache接口。

Linux核心中的設(shè)備驅(qū)動具有的共性：1、核心代碼Linux核心中的設(shè)備驅(qū)動具有的共性：3、核心機制與服務(wù)

設(shè)備驅(qū)動可以使用標準的核心服務(wù)如內(nèi)存分配、中斷發(fā)送和等待隊列等等。

4、動態(tài)可加載

多數(shù)Linux設(shè)備驅(qū)動可以在核心模塊發(fā)出加載請求時加載，同時在不再使用時卸載。這樣核心能有效地利用系統(tǒng)資源。

5、可配置

Linux設(shè)備驅(qū)動可以連接到核心中。6、動態(tài)性

當系統(tǒng)啟動及設(shè)備驅(qū)動初始化時將查找它所控制的硬件設(shè)備。如果某個設(shè)備的驅(qū)動為一個空過程并不會有什么問題。此時此設(shè)備驅(qū)動僅僅是一個冗余的程序，它除了會占用少量系統(tǒng)內(nèi)存外不會對系統(tǒng)造成什么危害。3、核心機制與服務(wù)驅(qū)動程序的幾個概念1、輪詢與中斷輪詢方式意味著需要經(jīng)常讀取設(shè)備的狀態(tài)，一直到設(shè)備狀態(tài)表明請求已經(jīng)完成為止。如果設(shè)備驅(qū)動被連接進入核心，這時使用輪詢方式將會帶來災(zāi)難性后果：核心將在此過程中無所事事，直到設(shè)備完成此請求。但是輪詢設(shè)備驅(qū)動可以通過使用系統(tǒng)定時器，使核心周期性調(diào)用設(shè)備驅(qū)動中的某個例程來檢查設(shè)備狀態(tài)。定時器過程可以檢查命令狀態(tài)及Linux軟盤驅(qū)動的工作情況。使用定時器是輪詢方式中最好的一種，但更有效的方法是使用中斷。驅(qū)動程序的幾個概念1、輪詢與中斷輪詢方式意味著需要經(jīng)常讀取設(shè)基于中斷的設(shè)備驅(qū)動會在它所控制的硬件設(shè)備需要服務(wù)時引發(fā)一個硬件中斷。如以太網(wǎng)設(shè)備驅(qū)動從網(wǎng)絡(luò)上接收到一個以太數(shù)據(jù)報時都將引起中斷。Linux核心需要將來自硬件設(shè)備的中斷傳遞到相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動。這個過程由設(shè)備驅(qū)動向核心注冊其使用的中斷來協(xié)助完成。此中斷處理例程的地址和中斷號都將被記錄下來。在/proc/interrupts文件中你可以看到設(shè)備驅(qū)動所對應(yīng)的中斷號及類型：0:727432timer1:20534keyboard2:0cascade3:79691+serial4:28258+serial5:1soundblaster11:20868+aic7xxx13:1matherror14:247+ide015:170+ide1基于中斷的設(shè)備驅(qū)動會在它所控制的硬件設(shè)備需要服務(wù)時引發(fā)一個硬2、直接內(nèi)存訪問(DMA)DMA控制器可以在不受處理器干預(yù)的情況下在設(shè)備和系統(tǒng)內(nèi)存之間高速傳輸數(shù)據(jù)。設(shè)備驅(qū)動使用DMA時必須十分小心。首先DMA控制器沒有任何虛擬內(nèi)存的概念，它只存取系統(tǒng)中的物理內(nèi)存。同時用作DMA傳輸緩沖的內(nèi)存空間必須是連續(xù)物理內(nèi)存塊。這意味著不能在進程虛擬地址空間內(nèi)直接使用DMA。但是你可以將進程的物理頁面加鎖以防止在DMA操作過程中被交換到交換設(shè)備上去。另外DMA控制器所存取物理內(nèi)存有限。DMA通道地址寄存器代表DMA地址的高16位而頁面寄存器記錄的是其余8位。所以DMA請求被限制到內(nèi)存最低16M字節(jié)中。2、直接內(nèi)存訪問(DMA)DMA控制器可以在不受處理器干Linux通過dma_chan（每個DMA通道一個）數(shù)組來跟蹤DMA通道的使用情況。dma_chan結(jié)構(gòu)中包含有兩個域，一個是指向此DMA通道擁有者的指針，另一個指示DMA通道是否已經(jīng)被分配出去。當敲入cat/proc/dma打印出來的結(jié)果就是dma_chan結(jié)構(gòu)數(shù)組。Linux通過dma_chan（每個DMA通道一個）數(shù)組來3、

內(nèi)存設(shè)備驅(qū)動必須謹慎使用內(nèi)存。由于它屬于核心,所以不能使用虛擬內(nèi)存。Linux為設(shè)備驅(qū)動提供了一組核心內(nèi)存分配與回收過程。核心內(nèi)存以2的次冪大小的塊來分配。如512或128字節(jié)，此時即使設(shè)備驅(qū)動的需求小于這個數(shù)量也會分配這么多。所以設(shè)備驅(qū)動的內(nèi)存分配請求可得到以塊大小為邊界的內(nèi)存。這樣核心進行空閑塊組合更加容易。請求分配核心內(nèi)存時Linux需要完成許多額外的工作。如果系統(tǒng)中空閑內(nèi)存數(shù)量較少，則可能需要丟棄些物理頁面或?qū)⑵鋵懭虢粨Q設(shè)備。一般情況下Linux將掛起請求者并將此進程放置到等待隊列中直到系統(tǒng)中有足夠的物理內(nèi)存為止。3、

內(nèi)存設(shè)備驅(qū)動必須謹慎使用內(nèi)存。由于它屬于核心,所以4、設(shè)備驅(qū)動與核心的接口

Linux核心與設(shè)備驅(qū)動之間必須有一個以標準方式進行互操作的接口。每一類設(shè)備驅(qū)動：字符設(shè)備、塊設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都提供了通用接口以便在需要時為核心提供服務(wù)。這種通用接口使得核心可以以相同的方式來對待不同的設(shè)備及設(shè)備驅(qū)動。如SCSI和IDE硬盤的區(qū)別很大但Linux對它們使用相同的接口。Linux動態(tài)性很強。每次Linux核心啟動時如遇到不同的物理設(shè)備將需要不同的物理設(shè)備驅(qū)動。4、設(shè)備驅(qū)動與核心的接口Linux核心與設(shè)備驅(qū)動之間必須4.1

字符設(shè)備字符設(shè)備是Linux設(shè)備中最簡單的一種字符設(shè)備初始化時，它的設(shè)備驅(qū)動通過在device_struct結(jié)構(gòu)的chrdevs數(shù)組中添加一個入口來將其注冊到Linux核心上。設(shè)備的主設(shè)備標志符用來對此數(shù)組進行索引（如對tty設(shè)備的索引4）

4.1

字符設(shè)備字符設(shè)備是Linux設(shè)備中最簡單的一種4.2塊設(shè)備塊設(shè)備也支持以文件方式訪問。Linux在blkdevs數(shù)組中維護所有已注冊的塊設(shè)備。象chrdevs數(shù)組一樣，blkdevs也使用設(shè)備的主設(shè)備號進行索引。其入口也是device_struct結(jié)構(gòu)。和字符設(shè)備不同的是系統(tǒng)有幾類塊設(shè)備。SCSI設(shè)備是一類而IDE設(shè)備則是另外一類。和普通文件操作接口一樣,每個塊設(shè)備驅(qū)動必須為buffercache提供接口。每個塊設(shè)備驅(qū)動將填充其在blk_dev數(shù)組中的blk_dev_struct結(jié)構(gòu)入口。數(shù)組的索引值還是此設(shè)備的主設(shè)備號。4.2塊設(shè)備塊設(shè)備也支持以文件方式訪問。Linux在bbuffercache塊設(shè)備請求上圖表示每個請求有指向一個或多個buffer_hear結(jié)構(gòu)的指針，每個請求讀寫一塊數(shù)據(jù)。一旦設(shè)備驅(qū)動完成了請求則它必須將每個buffer_heard結(jié)構(gòu)從request結(jié)構(gòu)中清除。buffercache塊設(shè)備請求上圖表示每個請求有指向一4.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，即Linux的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，是一個發(fā)送與接收數(shù)據(jù)包的實體。它一般是一個象以太網(wǎng)卡的物理設(shè)備。每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都用一個device結(jié)構(gòu)來表示，所有傳輸與接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)用一個sk_buff結(jié)構(gòu)來表示。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使得網(wǎng)絡(luò)協(xié)議頭可以更容易的添加與刪除。4.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，即Linux的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，是一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特殊文件僅在于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)現(xiàn)與初始化時建立。它們使用標準的命名方法，每個名字代表一種類型的設(shè)備。多個相同類型設(shè)備將從0開始記數(shù)。這樣以太網(wǎng)設(shè)備被命名為/dev/eth0，/dev/eth1,/dev/eth2等等。一些常見的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如下：/dev/ethN以太網(wǎng)設(shè)備/dev/slNSLIP設(shè)備/dev/pppNPPP設(shè)備/dev/loLoopback設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特殊文件僅在于系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)現(xiàn)與初始化時建立。它編寫驅(qū)動程序的一些基本概念讀寫幾乎所有設(shè)備都有輸入和輸出。每個驅(qū)動程序要負責本設(shè)備的讀寫操作。操作系統(tǒng)的其他不需要知道對設(shè)備的具體讀寫操作怎樣進行，這些都由驅(qū)動程序屏蔽掉了。操作系統(tǒng)定義好一些讀寫接口，由驅(qū)動程序完成具體的功能。在驅(qū)動程序初始化時，需要把具有這種接口的讀寫函數(shù)注冊進操作系統(tǒng)。編寫驅(qū)動程序的一些基本概念讀寫中斷中斷在現(xiàn)代計算機結(jié)構(gòu)中有重要的地位。操作系統(tǒng)必須提供驅(qū)動程序響應(yīng)中斷的能力。一般是把一個中斷處理程序注冊到系統(tǒng)中去。操作系統(tǒng)在硬件中斷發(fā)生后調(diào)用驅(qū)動程序的處理程序。Linux支持中斷的共享，即多個設(shè)備共享一個中斷。PCA課件第七章嵌入式設(shè)備驅(qū)動時鐘在實現(xiàn)驅(qū)動程序時，很多地方會用到時鐘。如某些協(xié)議里的超時處理，沒有中斷機制的硬件的輪詢等。操作系統(tǒng)應(yīng)為驅(qū)動程序提供定時機制。一般是在預(yù)定的時間過了以后回調(diào)注冊的時鐘函數(shù)。時鐘常用的系統(tǒng)支持

內(nèi)存申請和釋放中斷時鐘I/O中斷打開關(guān)閉打印信息注冊驅(qū)動程序常用的系統(tǒng)支持內(nèi)存申請和釋放內(nèi)存申請和釋放include/linux/kernel.h里聲明了kmalloc()和kfree()。用于在內(nèi)核模式下申請和釋放內(nèi)存。與用戶模式下的malloc()不同，kmalloc()申請空間有大小限制。長度是2的整次方?？梢陨暾埖淖畲箝L度也有限制。另外kmalloc()有priority參數(shù)Kfree()釋放的內(nèi)存必須是kmalloc()申請的內(nèi)存申請和釋放include/linux/kernel.h申請中斷和釋放中斷request_irq()、free_irq()是驅(qū)動程序申請中斷和釋放中斷的調(diào)用。在include/linux/sched.h里聲明申請中斷和釋放中斷request_irq()、free_i時鐘時鐘的處理類似中斷，也是登記一個時間處理函數(shù)，在預(yù)定的時間過后，系統(tǒng)會調(diào)用這個函數(shù)。在include/linux/timer.h里聲明使用時鐘，先聲明一個timer_list結(jié)構(gòu)，調(diào)用init_timer對它進行初始化。Time_list結(jié)構(gòu)里expires是標明這個時鐘的周期，單位采用jiffies的單位。jiffy指連續(xù)微處理器時鐘周期間的時間長度時鐘時鐘的處理類似中斷，也是登記一個時間處理函數(shù)，在預(yù)定的I/OI/O端口的