嵌入式驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)

嵌入式驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)概覽文件系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)中斷和I/O在驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)中的作用驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)概覽驅(qū)動(dòng)程序?qū)Ρ葢?yīng)用程序應(yīng)用程序是一個(gè)進(jìn)程編程從主函數(shù)main()開(kāi)始主函數(shù)main()返回即是進(jìn)程結(jié)束驅(qū)動(dòng)程序是一系列內(nèi)核函數(shù)驅(qū)動(dòng)程序向內(nèi)核添加了一些函數(shù)，是內(nèi)核的一部分Open()Release()Read()Write()這些函數(shù)由內(nèi)核在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候來(lái)調(diào)用這些函數(shù)可以用來(lái)完成硬件訪問(wèn)等操作驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)概覽驅(qū)動(dòng)程序作用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序使得某個(gè)特定的硬件可以響應(yīng)一個(gè)定義良好的內(nèi)部編程接口，同時(shí)完成隱藏設(shè)備的工作。用戶操作通過(guò)一組標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)用完成，而這些調(diào)用是和特定的驅(qū)動(dòng)程序無(wú)關(guān)的。將這些調(diào)用映射到作用于實(shí)際硬件的特定操作上，是設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的任務(wù)。對(duì)用戶程序而言,設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序隱藏了設(shè)備的具體細(xì)節(jié),對(duì)各種不同設(shè)備提供了一致的接口,一般來(lái)說(shuō)是把設(shè)備映射為一個(gè)特殊的設(shè)備文件(也有設(shè)備不作這樣的映射),用戶程序可以像對(duì)其它文件一樣對(duì)此設(shè)備文件進(jìn)行操作

驅(qū)動(dòng)程序接口Linux對(duì)硬件設(shè)備支持兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口:塊特別設(shè)備文件和字符特別設(shè)備文件通過(guò)塊(字符)特別設(shè)備文件存取的設(shè)備稱為塊(字符)設(shè)備或具有塊(字符)設(shè)備接口.塊設(shè)備接口僅支持面向塊的I/O操作,所有I/O操作都通過(guò)在內(nèi)核地址空間中的I/O緩沖區(qū)進(jìn)行,它可以運(yùn)行幾乎在任意長(zhǎng)度和任意位置上的I/O請(qǐng)求,即提供隨機(jī)存取的功能。字符設(shè)備接口支持面向字符的I/O操作,它不經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的快速緩存,所以它們負(fù)責(zé)管理自己的緩沖區(qū)結(jié)構(gòu).字符設(shè)備接口只支持順序存取的功能,一般不能進(jìn)行任意長(zhǎng)度的I/O請(qǐng)求,而是限制I/O請(qǐng)求的長(zhǎng)度必須是設(shè)備要求的基本塊長(zhǎng)的倍數(shù).Linux驅(qū)動(dòng)程序分類設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分類字符設(shè)備塊設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接口其他驅(qū)動(dòng)程序的作用從傳統(tǒng)嵌入式開(kāi)發(fā)角度來(lái)看，Linux驅(qū)動(dòng)程序是直接操控硬件的軟件直接讀寫(xiě)硬件寄存器，控制硬件操作設(shè)備緩沖區(qū)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)存儲(chǔ)介質(zhì)，比如flash或硬盤(pán)操作輸出設(shè)備和執(zhí)行機(jī)文件系統(tǒng)和Linux驅(qū)動(dòng)設(shè)備提供dev文件系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)和proc文件系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序通過(guò)dev文件節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)驅(qū)動(dòng)程序字符型驅(qū)動(dòng)一般通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的文件I/O訪問(wèn)塊設(shè)備在上層加載文件系統(tǒng)，比如以FAT32的形式訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過(guò)SOCKET來(lái)訪問(wèn)應(yīng)用程序通過(guò)proc文件節(jié)點(diǎn)可以查詢?cè)O(shè)備驅(qū)動(dòng)的信息驅(qū)動(dòng)程序在哪兒驅(qū)動(dòng)程序位于內(nèi)核源代碼的drivers目錄下，按照層次結(jié)構(gòu)分門(mén)別類放置驅(qū)動(dòng)程序占kernel源代碼超過(guò)50%。開(kāi)發(fā)完畢的驅(qū)動(dòng)程序，放置在/lib/modules/kernel-version里L(fēng)inux驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)流程熟悉設(shè)備的特性確定設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是哪一類編寫(xiě)測(cè)試用例搜集可重用的代碼編寫(xiě)自己的驅(qū)動(dòng)程序代碼調(diào)試、編碼、測(cè)試Linux驅(qū)動(dòng)程序加載方式驅(qū)動(dòng)程序直接編譯入內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序在內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)就已經(jīng)在內(nèi)存中可以保留專用存儲(chǔ)器空間驅(qū)動(dòng)程序以模塊形式存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)里，需要時(shí)動(dòng)態(tài)載入內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序按需加載，不用時(shí)節(jié)省內(nèi)存驅(qū)動(dòng)程序相對(duì)獨(dú)立于內(nèi)核，升級(jí)靈活授權(quán)方式靈活設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)中的基本函數(shù)Linux對(duì)于驅(qū)動(dòng)程序有統(tǒng)一的接口，以文件的形式定義系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序：Open、Release、read、write、ioctl…驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核的一部分，可以使用中斷、DMA等操作驅(qū)動(dòng)程序需要在用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)之間傳遞數(shù)據(jù)主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)主設(shè)備號(hào)標(biāo)識(shí)設(shè)備對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序可以控制若干個(gè)設(shè)備，次設(shè)備號(hào)提供了一種區(qū)分它們的方法系統(tǒng)增加一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序就要賦予它一個(gè)主設(shè)備號(hào)。這一賦值過(guò)程在驅(qū)動(dòng)程序的初始化過(guò)程中int

register_chrdev(unsigned

intmajor,constchar*name,struct

file_operations*fops);創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)設(shè)備已經(jīng)注冊(cè)到內(nèi)核表中，對(duì)于設(shè)備的訪問(wèn)通過(guò)設(shè)備文件（設(shè)備文件與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的主設(shè)備號(hào)匹配），內(nèi)核會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序中的正確函數(shù)給程序一個(gè)它們可以請(qǐng)求設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的名字。這個(gè)名字必須插入到/dev目錄中，并與驅(qū)動(dòng)程序的主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)相連使用mknod在文件系統(tǒng)上創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)mknod/dev/mydevicec2540設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的代碼驅(qū)動(dòng)程序的注冊(cè)與注銷register函數(shù)用于注冊(cè)u(píng)nregister函數(shù)用于注銷設(shè)備的打開(kāi)與釋放open()release()設(shè)備的讀寫(xiě)操作read()write()設(shè)備的控制操作ioctl()設(shè)備驅(qū)動(dòng)的加載使用模塊的方式動(dòng)態(tài)加載驅(qū)動(dòng)int

func_init(void)

Makefile:insmod

xx.olsmodrmmod

xx.o將驅(qū)動(dòng)靜態(tài)編譯到內(nèi)核里面

int__initfunc_init(void)

Makefile:啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序讀寫(xiě)幾乎所有設(shè)備都有輸入和輸出。每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序要負(fù)責(zé)本設(shè)備的讀寫(xiě)操作。操作系統(tǒng)不需要知道對(duì)設(shè)備的具體讀寫(xiě)操作怎樣進(jìn)行，這些都由驅(qū)動(dòng)程序屏蔽掉了操作系統(tǒng)定義好一些讀寫(xiě)接口，由驅(qū)動(dòng)程序完成具體的功能在驅(qū)動(dòng)程序初始化時(shí)，需要把具有這種接口的讀寫(xiě)函數(shù)注冊(cè)進(jìn)操作系統(tǒng)編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序中斷中斷在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中有重要的地位操作系統(tǒng)必須提供驅(qū)動(dòng)程序響應(yīng)中斷的能力一般是把一個(gè)中斷處理程序注冊(cè)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(dòng)程序的處理程序Linux支持中斷的共享，即多個(gè)設(shè)備共享一個(gè)中斷內(nèi)核模塊模塊是內(nèi)核的一部分，但是并沒(méi)有被編譯到內(nèi)核里去。它們被分別編譯和連接成目標(biāo)文件。用命令insmod插入一個(gè)模塊到內(nèi)核中，用命令rmmod卸載一個(gè)模塊在Linux內(nèi)核中，以下內(nèi)容一般編譯成模塊：大多數(shù)的驅(qū)動(dòng)程序。包括SCSI設(shè)備，CD-ROM，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不常用的字符設(shè)備，如打印機(jī)，watchdog等。大多數(shù)文件系統(tǒng)，理論上除了根文件系統(tǒng)不能是模塊，其他文件系統(tǒng)都可以是模塊。一些內(nèi)核支持的不常用的可執(zhí)行文件格式，如binfmt_misc。內(nèi)存申請(qǐng)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(qǐng)和釋放內(nèi)存。與用戶模式下的malloc()不同，kmalloc()申請(qǐng)空間有大小限制。長(zhǎng)度是2的整次方?？梢陨暾?qǐng)的最大長(zhǎng)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(qǐng)的申請(qǐng)中斷和釋放中斷request_irq()、free_irq()是驅(qū)動(dòng)程序申請(qǐng)中斷和釋放中斷的調(diào)用。在include/linux/sched.h里聲明

I/OI/O端口的存取使用：inlineunsignedint

inb(unsignedshortport);inlineunsignedint

inb_p(unsignedshortport);inlinevoidoutb(char

value,unsignedshortport);inlinevoidoutb_p(char

value,unsignedshortport);在include/adm/io.h里定義中斷打開(kāi)關(guān)閉系統(tǒng)提供給驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)放和關(guān)閉響應(yīng)中斷的能力是在include/asm/system.h

#definecli()__asm____volatile__("cli"::)#def