《基于Linux的驅(qū)動開發(fā)》PDF課件

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Linux內(nèi)核與C代碼

vLinux內(nèi)核浩大，結(jié)構(gòu)簡單

?對Linux2.4內(nèi)核的統(tǒng)計：1萬個文件，4百萬行代碼?對Linux2.6內(nèi)核的統(tǒng)計：1.5萬個文件，6百萬行代碼

vLinux內(nèi)核的主體使用GNUC，在ANSIC

上進行了擴充

?Linux內(nèi)核必需由gcc編譯編譯?gcc和Linux內(nèi)核版本并行進展，對于版本的依靠性強?Linux2.6內(nèi)核建議使用gcc3.3以上版本，C99編程風格

v內(nèi)核代碼中使用的一些編程技巧，在通常

的應(yīng)用程序中很少遇到

v學好Linux、首先要學好C語言

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linux2.4的內(nèi)核名目結(jié)構(gòu)

/arch/arch/drivers/drivers/kernel/kernel/lib/lib/boot/boot

/arm/arm

/alpha/alpha

/m68k/m68k/kernel/kernel/lib/mm/lib/mm

/mach-s3c2410/mach-s3c2410

/Documentation/Documentation/ipc/ipc/fs/fsLinux2.4.xLinux2.4.x/include/include/mm/mm/init/init/net/net/scripts/scripts/asm-arm/asm-arm/arch-s3c2410/arch-s3c2410/linux/linux/proc-armv/proc-armv/net/net

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Linux的驅(qū)動程序

vLinux下對外設(shè)的訪問只能通過驅(qū)動程序。uClinux下可以

在應(yīng)用層直接訪問外設(shè)，操作寄存器口，但是無法處理中斷、DMA、搶占、原子操作等——不推舉使用統(tǒng)的驅(qū)動程序：?Open、Release、read、write、ioctl…

vLinux對于驅(qū)動程序有統(tǒng)一的接口，以文件的形式定義系

v驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，可以使用中斷、DMA等操作v驅(qū)動程序需要在用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)之間傳遞數(shù)據(jù)v對于簡單的應(yīng)用可以考慮是用mmap

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什么是MMU（Memorymanagementunit）

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Linux下設(shè)備和模塊的分類

根據(jù)上述系統(tǒng)內(nèi)核的功能，Linux中把系統(tǒng)的設(shè)備定義成如下三類：v字符設(shè)備v塊設(shè)備v網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

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Linux下的設(shè)備

vLinux的設(shè)備以文件的形式存在于/dev名目下v設(shè)備文件是特別文件，使用ls/dev-l命令可以看到：crw-------1rootroot10,7Aug312024amigamouse1crw-------1rootroot10,134Aug312024apm_biosbrw-rw----1rootdisk29,0Aug312024aztcd

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主設(shè)備號和次設(shè)備號

v主設(shè)備號標識設(shè)備對應(yīng)的驅(qū)動程序v一個驅(qū)動程序可以掌握若干個設(shè)備，次設(shè)備號供應(yīng)了一種區(qū)分

它們的方法v系統(tǒng)增加一個驅(qū)動程序就要給予它一個主設(shè)備號。這一賦值過程在驅(qū)動程序的初始化過程中

intregister_chrdev(unsignedintmajor,constchar*name,structfile_operations*fops);

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使用devfs

v在Linux2.4的內(nèi)核里引入了devfs來

解決linux下設(shè)備文件管理的問題v在驅(qū)動程序中通過devfs_register()函數(shù)創(chuàng)建設(shè)備文件系統(tǒng)的節(jié)點v系統(tǒng)啟動的時候mount設(shè)備文件系統(tǒng)

v全部需要的設(shè)備節(jié)點都由內(nèi)核自動

管理。/dev名目下只有掛載的設(shè)備

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Linux2.6內(nèi)核與devfs

vLinux2.6內(nèi)核引入了sysfs文件系統(tǒng)為每個系統(tǒng)

的硬件樹進行分級處理

vDevfs在Linux2.6中被標記為舍棄的特性（在

Linux2.6.15及以后的版本則取消了對它的支持），而使用udev。

?維護動態(tài)設(shè)備?從sysfs獲得的信息，可以供應(yīng)對特定設(shè)備的固定設(shè)備名。對于熱插拔的設(shè)備，這尤其重要?udev是在用戶空間的腳本文件，這很簡單被編輯和修改?可以代替hotplug腳本

v為了保證舊應(yīng)用程序的兼容性，在嵌入式系統(tǒng)

中，是用devfs還是一個好方法。即使在Linux2.6.15內(nèi)核以后，也可以通過ndevfs（nanodevfs）補丁供應(yīng)對devfs特性的兼容。

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在Linux2.6內(nèi)核中使用udev

v建議，在2.6.15以后的版本中使用udevv使用ramfs作為udev的載體

?mount–tramfsnone/dev

vudev使用的規(guī)章集位于/etc/udev/*vudev的官方地址：

http://./pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev.html

v參考文章：Writingudevrules

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設(shè)備驅(qū)動程序的使用與測試方法

v應(yīng)用層使用open、close、read、

write系統(tǒng)調(diào)用——需要編寫應(yīng)用程序

v使用系統(tǒng)命令可以進行最基本的測

試：

?cat/dev/urandom?echo/dev/urandom>/dev/fb0?ddif=/dev/touchscreenof=/var/tmp/testbs=16count=100

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一個簡潔的Linux驅(qū)動程序原理

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Linux驅(qū)動程序加載方式

v驅(qū)動程序直接編譯入內(nèi)核

?驅(qū)動程序在內(nèi)核啟動時就已經(jīng)在內(nèi)存中?可以保留專用存儲器空間

v驅(qū)動程序以模塊形式存儲在文件系

統(tǒng)里，需要時動態(tài)載入內(nèi)核

?驅(qū)動程序按需加載，不用季節(jié)省內(nèi)存?驅(qū)動程序相對獨立于內(nèi)核，升級敏捷

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Linux驅(qū)動程序模塊加載

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嵌入式Linux下常見的文件系統(tǒng)

vRomFS：只讀文件系統(tǒng)，可以放在ROM空間，也可以在系統(tǒng)的vvvvv

RAM中，嵌入式linux中常用來作根文件系統(tǒng)RamFS：利用VFS自身結(jié)構(gòu)而形成的內(nèi)存文件系統(tǒng)，使用系統(tǒng)的RAM空間JFFS/JFFS2：為Flash設(shè)計的日志文件系統(tǒng)Yaffs：特地為NandFlash設(shè)計proc：為內(nèi)核和內(nèi)核模塊將信息發(fā)送給進程供應(yīng)一種機制，可以查看系統(tǒng)模塊裝載的信息devFS：設(shè)備文件系統(tǒng)

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v

Linux上的Ext2fs

支持4TB存儲、文件名稱最長1012字符v可選擇規(guī)律塊v快速符號鏈接

vvv

vv

Ext2不適合flash設(shè)備是為象IDE設(shè)備那樣的塊設(shè)備設(shè)計的，規(guī)律塊大小必需是512byte、1KB、2KB等沒有供應(yīng)對基于扇區(qū)的擦除／寫操作的良好管理?假如在一個扇區(qū)中擦除單個字節(jié)，必需將整個扇區(qū)復制到RAM，然后擦除，再重寫入在消失電源故障時，Ext2fs是不能防止崩潰的文件系統(tǒng)不支持損耗平衡，縮短了flash的壽命

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jffs/jffs2文件系統(tǒng)的優(yōu)缺點

v日志文件系統(tǒng)v供應(yīng)了更好的崩潰、掉電平安愛護vjffs2支持對flash的勻稱磨損v在扇區(qū)級別上執(zhí)行閃存擦除／寫／

讀操作要比Ext2文件系統(tǒng)好

v文件系統(tǒng)接近滿時，JFFS2會大大

放慢運行速度——垃圾收集

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Nand上yaffs文件系統(tǒng)的優(yōu)勢

v特地為Nandf