嵌入式驅(qū)動程序

Linux下PCI設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)一、pci總線系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)pci是外圍設(shè)備互連(PeripheralComponentInterconnect)的簡稱，作為一種通用的總線接口標(biāo)準(zhǔn)，它在目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。pci提供了一組完整的總線接口規(guī)范，其目的是描述如何將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的外圍設(shè)備以一種結(jié)構(gòu)化和可控化的方式連接在一起，同時它還刻畫了外圍設(shè)備在連接時的電氣特性和行為規(guī)約，并且詳細(xì)定義了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各個不同部件之間應(yīng)該如何正確地進(jìn)行交互。無論是在基于Intel芯片的PC機(jī)中，或是在基于Alpha芯片的工作站上，pci毫無疑問都是目前使用最廣泛的一種總線接口標(biāo)準(zhǔn)。同舊式的ISA總線不同，pci將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的總線子系統(tǒng)與存儲子系統(tǒng)完全地分開，CPU通過一塊稱為pci橋(Pci-Bridge)的設(shè)備來完成同總線子系統(tǒng)的交互，如圖1所示。圖1pci子系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)由于使用了更高的時鐘頻率，因此PCI總線能夠獲得比ISA總線更好的整體性能。PCI總線的時鐘頻率一般在25MHz到33MHz范圍內(nèi)，有些甚至能夠達(dá)到66MHz或者133MHz，而在64位系統(tǒng)中則最高能達(dá)到266MHz。盡管目前pci設(shè)備大多采用32位數(shù)據(jù)總線，但PCI規(guī)范中已經(jīng)給出了64位的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，從而使PCI總線能夠更好地實(shí)現(xiàn)平臺無關(guān)性，現(xiàn)在pci總線已經(jīng)能夠用于IA-32、Alpha、PowerPC.SPARC64和IA-64等體系結(jié)構(gòu)中。PCI總線具有三個非常顯著的優(yōu)點(diǎn)，使得它能夠完成最終取代ISA總線這一歷史使命：■在計(jì)算機(jī)和外設(shè)間傳輸數(shù)據(jù)時具有更好的性能；■能夠盡量獨(dú)立于具體的平臺；■可以很方便地實(shí)現(xiàn)即插即用。圖2是一個典型的基于pci總線的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)邏輯示意圖，系統(tǒng)的各個部分通過PCI總線和PCI-PCI橋連接在一起。從圖中不難看出，CPU和RAM需要通過pci橋連接到PCI總線。（即主PCI總線），而具有PCI接口的顯卡則可以直接連接到主PCI總線上。PCI-PCI橋是一個特殊的PCI設(shè)備，它負(fù)責(zé)將PCI總線0和PCI總線1（即從PCI主線）連接在一起，通常pci總線1稱為pci-pci橋的下游（downstream），而pci總線0則稱為pci-pci橋的上游（upstream）。圖中連接到從pci總線上的是SCSI卡和以太網(wǎng)卡。為了兼容舊的ISA總線標(biāo)準(zhǔn)，pci總線還可以通過pci-ISA橋來連接ISA總線，從而能夠支持以前的ISA設(shè)備。圖中ISA總線上連接著一個多功能I/O控制器，用于控制鍵盤、鼠標(biāo)和軟驅(qū)。PCI系統(tǒng)示意圖在此我只對PCI總線系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)作了概括性介紹，如果讀者想進(jìn)一步了解，DavidARusling在TheLinuxKernel中對Linux的pci子系統(tǒng)有比較詳細(xì)的介紹。二、Linux驅(qū)動程序框架Linux將所有外部設(shè)備看成是一類特殊文件，稱之為''設(shè)備文件”，如果說系統(tǒng)調(diào)用是Linux內(nèi)核和應(yīng)用程序之間的接口，那么設(shè)備驅(qū)動程序則可以看成是Linux內(nèi)核與外部設(shè)備之間的接口。設(shè)備驅(qū)動程序向應(yīng)用程序屏蔽了硬件在實(shí)現(xiàn)上的細(xì)節(jié)，使得應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣來操作外部設(shè)備。字符設(shè)備和塊設(shè)備Linux抽象了對硬件的處理，所有的硬件設(shè)備都可以像普通文件一樣來看待：它們可以使用和操作文件相同的、標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)調(diào)用接口來完成打開、關(guān)閉、讀寫和I/O控制操作，而驅(qū)動程序的主要任務(wù)也就是要實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)。Linux系統(tǒng)中的所有硬件設(shè)備都使用一個特殊的設(shè)備文件來表示，例如，系統(tǒng)中的第一個IDE硬盤使用/dev/hda表示。每個設(shè)備文件對應(yīng)有兩個設(shè)備號：一個是主設(shè)備號，標(biāo)識該設(shè)備的種類，也標(biāo)識了該設(shè)備所使用的驅(qū)動程序；另一個是次設(shè)備號，標(biāo)識使用同一設(shè)備驅(qū)動程序的不同硬件設(shè)備。設(shè)備文件的主設(shè)備號必須與設(shè)備驅(qū)動程序在登錄該設(shè)備時申請的主設(shè)備號一致，否則用戶進(jìn)程將無法訪問到設(shè)備驅(qū)動程序。在Linux操作系統(tǒng)下有兩類主要的設(shè)備文件：一類是字符設(shè)備，另一類則是塊設(shè)備。字符設(shè)備是以字節(jié)為單位逐個進(jìn)行I/O操作的設(shè)備，在對字符設(shè)備發(fā)出讀寫請求時，實(shí)際的硬件I/O緊接著就發(fā)生了，一般來說字符設(shè)備中的緩存是可有可無的，而且也不支持隨機(jī)訪問。塊設(shè)備則是利用一塊系統(tǒng)內(nèi)存作為緩沖區(qū)，當(dāng)用戶進(jìn)程對設(shè)備進(jìn)行讀寫請求時，驅(qū)動程序先查看緩沖區(qū)中的內(nèi)容，如果緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)能滿足用戶的要求就返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)，否則就調(diào)用相應(yīng)的請求函數(shù)來進(jìn)行實(shí)際的I/O操作。塊設(shè)備主要是針對磁盤等慢速設(shè)備設(shè)計(jì)的，其目的是避免耗費(fèi)過多的CPU時間來等待操作的完成。一般說來，PCI卡通常都屬于字符設(shè)備。所有已經(jīng)注冊(即已經(jīng)加載了驅(qū)動程序)的硬件設(shè)備的主設(shè)備號可以從/proc/devices文件中得到。使用mknod命令可以創(chuàng)建指定類型的設(shè)備文件，同時為其分配相應(yīng)的主設(shè)備號和次設(shè)備號。例如，下面的命令：[root@garyroot]#mknod/dev/lp0c60將建立一個主設(shè)備號為6,次設(shè)備號為0的字符設(shè)備文件/dev/lp0。當(dāng)應(yīng)用程序?qū)δ硞€設(shè)備文件進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用時，Linux內(nèi)核會根據(jù)該設(shè)備文件的設(shè)備類型和主設(shè)備號調(diào)用相應(yīng)的驅(qū)動程序，并從用戶態(tài)進(jìn)入到核心態(tài)，再由驅(qū)動程序判斷該設(shè)備的次設(shè)備號，最終完成對相應(yīng)硬件的操作。設(shè)備驅(qū)動程序接口Linux中的I/O子系統(tǒng)向內(nèi)核中的其他部分提供了一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備接口，這是通過include/linux/fs.h中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)file_operations來完成的：structfile_operations{structmodule*owner;loff_t(*llseek)(structfile*,loff_t,int);ssize_t(*read)(structfile*,char*,size_t,loff_t*);ssize_t(*write)(structfile*,constchar*,size_t,loff_t*);int(*readdir)(structfile*,void*,filldir_t);unsignedint(*poll)(structfile*,structpoll_table_struct*);int(*ioctl)(structinode*,structfile*,unsignedint,unsignedlong);int(*mmap)(structfile*,structvm_area_struct*);int(*open)(structinode*,structfile*);int(*flush)(structfile*);int(*release)(structinode*,structfile*);int(*fsync)(structfile*,structdentry*,intdatasync);int(*fasync)(int,structfile*,int);int(*lock)(structfile*,int,structfile_lock*);ssize_t(*readv)(structfile*,conststructiovec*,unsignedlong,loff_t*);ssize_t(*writev)(structfile*,conststructiovec*,unsignedlong,loff_t*);ssize_t(*sendpage)(structfile*,structpage*,int,size_t,loff_t*,int);unsignedlong(*get_unmapped_area)(structfile*,unsignedlong,unsignedlong,unsignedlong,unsignedlong);};當(dāng)應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備文件進(jìn)行諸如open、close、read、write等操作時，Linux內(nèi)核將通過file_operations結(jié)構(gòu)訪問驅(qū)動程序提供的函數(shù)。例如，當(dāng)應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備文件執(zhí)行讀操作時，內(nèi)核將調(diào)用file_operations結(jié)構(gòu)中的read函數(shù)。2.設(shè)備驅(qū)動程序模塊Linux下的設(shè)備驅(qū)動程序可以按照兩種方式進(jìn)行編譯，一種是直接靜態(tài)編譯成內(nèi)核的一部分，另一種則是編譯成可以動態(tài)加載的模塊。如果編譯進(jìn)內(nèi)核的話，會增加內(nèi)核的大小，還要改動內(nèi)核的源文件，而且不能動態(tài)地卸載，不利于調(diào)試，所有推薦使用模塊方式。從本質(zhì)上來講，模塊也是內(nèi)核的一部分，它不同于普通的應(yīng)用程序，不能調(diào)用位于用戶態(tài)下的C或者C++庫函數(shù)，而只能調(diào)用Linux內(nèi)核提供的函數(shù)，在/proc/ksyms中可以查看到內(nèi)核提供的所有函數(shù)。在以模塊方式編寫驅(qū)動程序時，要實(shí)現(xiàn)兩個必不可少的函數(shù)init_module()和cleanup_module()，而且至少要包含<linux/krernel.h>和<linux/module.h>兩個頭文件。在用gcc編譯內(nèi)核模塊時，需要加上-DMODULE-DKERNEL-DLINUX這幾個參數(shù)，編譯生成的模塊(一般為.o文件)可以使用命令insmod載入Linux內(nèi)核，從而成為內(nèi)核的一個組成部分，此時內(nèi)核會調(diào)用模塊中的函數(shù)init_module()。當(dāng)不需要該模塊時，可以使用rmmod命令進(jìn)行卸載，此進(jìn)內(nèi)核會調(diào)用模塊中的函數(shù)cleanup_module()。任何時候都可以使用命令來lsmod查看目前已經(jīng)加載的模塊以及正在使用該模塊的用戶數(shù)。設(shè)備驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)了解設(shè)備驅(qū)動程序的基本結(jié)構(gòu)(或者稱為框架)，對開發(fā)人員而言是非常重要的，Linux的設(shè)備驅(qū)動程序大致可以分為如下幾個部分：驅(qū)動程序的注冊與注銷、設(shè)備的打開與釋放、設(shè)備的讀寫操作、設(shè)備的控制操作、設(shè)備的中斷和輪詢處理。驅(qū)動程序的注冊與注銷向系統(tǒng)增加一個驅(qū)動程序意味著要賦予它一個主設(shè)備號，這可以通過在驅(qū)動程序的初始化過程中調(diào)用register_chrdev()或者register_blkdev()來完成。而在關(guān)閉字符設(shè)備或者塊設(shè)備時，則需要通過調(diào)用unregister_chrdev()或unregister_blkdev()從內(nèi)核中注銷設(shè)備，同時釋放占用的主設(shè)備號。設(shè)備的打開與釋放打開設(shè)備是通過調(diào)用file_operations結(jié)構(gòu)中的函數(shù)open()來完成的，它是驅(qū)動程序用來為今后的操作完成初始化準(zhǔn)備工作的。在大部分驅(qū)動程序中，open()通常需要完成下列工作：■檢查設(shè)備相關(guān)錯誤，如設(shè)備尚未準(zhǔn)備好等?！鋈绻堑谝淮未蜷_，則初始化硬件設(shè)備。■識別次設(shè)備號，如果有必要則更新讀寫操作的當(dāng)前位置指針f_ops?！龇峙浜吞顚懸旁趂ile->private_data里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。■使用計(jì)數(shù)增1。釋放設(shè)備是通過調(diào)用file_operations結(jié)構(gòu)中的函數(shù)release()來完成的，這個設(shè)備方法有時也被稱為close()，它的作用正好與open()相反，通常要完成下列工作：■使用計(jì)數(shù)減1。■釋放在file->private_data中分配的內(nèi)存?！鋈绻褂糜?jì)算為0，則關(guān)閉設(shè)備。設(shè)備的讀寫操作字符設(shè)備的讀寫操作相對比較簡單，直接使用函數(shù)read()和write()就可以了。但如果是塊設(shè)備的話，則需要調(diào)用函數(shù)block_read()和block_write()來進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，這兩個函數(shù)將向設(shè)備請求表中增加讀寫請求，以便Linux內(nèi)核可以對請求順序進(jìn)行優(yōu)化。由于是對內(nèi)存緩沖區(qū)而不是直接對設(shè)備進(jìn)行操作的，因此能很大程度上加快讀寫速度。如果內(nèi)存緩沖區(qū)中沒有所要讀入的數(shù)據(jù)，或者需要執(zhí)行寫操作將數(shù)據(jù)寫入設(shè)備，那么就要執(zhí)行真正的數(shù)據(jù)傳輸，這是通過調(diào)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)blk_dev_struct中的函數(shù)request_fn()來完成的。設(shè)備的控制操作除了讀寫操作外，應(yīng)用程序有時還需要對設(shè)備進(jìn)行控制，這可以通過設(shè)備驅(qū)動程序中的函數(shù)ioctl()來完成。ioctl()的用法與具體設(shè)備密切關(guān)聯(lián)，因此需要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況進(jìn)行具體分析。設(shè)備的中斷和輪詢處理對于不支持中斷的硬件設(shè)備，讀寫時需要輪流查詢設(shè)備狀態(tài)，以便決定是否繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果設(shè)備支持中斷，則可以按中斷方式進(jìn)行操作。三、PCI驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)1.關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)PCI設(shè)備上有三種地址空間：PCI的I/O空間、PCI的存儲空間和PCI的配置空間。CPU可以訪問PCI設(shè)備上的所有地址空間，其中I/O空間和存儲空間提供給設(shè)備驅(qū)動程序使用，而配置空間則由Linux內(nèi)核中的PCI初始化代碼使用。內(nèi)核在啟動時負(fù)責(zé)對所有PCI設(shè)備進(jìn)行初始化，配置好所有的PCI設(shè)備，包括中斷號以及I/O基址，并在文件/proc/pci中列出所有找到的pci設(shè)備，以及這些設(shè)備的參數(shù)和屬性。Linux驅(qū)動程序通常使用結(jié)構(gòu)(Struct)來表示一種設(shè)備，而結(jié)構(gòu)體中的變量則代表某一具體設(shè)備，該變量存放了與該設(shè)備相關(guān)的所有信息。好的驅(qū)動程序都應(yīng)該能驅(qū)動多個同種設(shè)備，每個設(shè)備之間用次設(shè)備號進(jìn)行區(qū)分，如果采用結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來代表所有能由該驅(qū)動程序驅(qū)動的設(shè)備，那么就可以簡單地使用數(shù)組下標(biāo)來表示次設(shè)備號。在PCI驅(qū)動程序中，下面幾個關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)起著非常核心的作用：pci_driver這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在文件include/linux/pci.h里，這是Linux內(nèi)核版本2.4之后為新型的pci設(shè)備驅(qū)動程序所添加的，其中最主要的是用于識別設(shè)備的id_table結(jié)構(gòu)，以及用于檢測設(shè)備的函數(shù)probe()和卸載設(shè)備的函數(shù)remove()：structpci_driver{structlist_headnode;char*name;conststructpci_device_id*id_table;int(*probe)(structpci_dev*dev,conststructpci_device_id*id);void(*remove)(structpci_dev*dev);int(*save_state)(structpci_dev*dev,u32state);int(*suspend)(structpci_dev*dev,u32state);int(*resume)(structpci_dev*dev);int(*enable_wake)(structpci_dev*dev,u32state,intenable);};pci_dev這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也在文件include/linux/pci.h里，它詳細(xì)描述了一個pci設(shè)備幾乎所有的硬件信息，包括廠商ID、設(shè)備ID、各種資源等：structpci_dev{structlist_headglobal_list;structlist_headbus_list;structpci_bus*bus;structpci_bus*subordinate;void*sysdata;structproc_dir_entry*procent;unsignedintdevfn;unsignedshortvendor;unsignedshortdevice;unsignedshortsubsystem_vendor;unsignedshortsubsystem_device;unsignedintclass;u8 hdr_type;u8 rom_base_reg;structpci_driver*driver;void*driver_data;u64dma_mask;u32 current_state;unsignedshortvendor_compatible[DEVICE_COUNT_COMPATIBLE];unsignedshortdevice_compatible[DEVICE_COUNT_COMPATIBLE];unsignedintirq;structresourceresource[DEVICE_COUNT_RESOURCE];structresourcedma_resource[DEVICE_COUNT_DMA];structresourceirq_resource[DEVICE_COUNT_IRQ];char name[80];char slot_name[8];intactive;intro;unsignedshortregs;int(*prepare)(structpci_dev*dev);int(*activate)(structpci_dev*dev);int(*deactivate)(structpci_dev*dev);};2.基本框架在用模塊方式實(shí)現(xiàn)pci設(shè)備驅(qū)動程序時，通常至少要實(shí)現(xiàn)以下幾個部分：初始化設(shè)備模塊、設(shè)備打開模塊、數(shù)據(jù)讀寫和控制模塊、中斷處理模塊、設(shè)備釋放模塊、設(shè)備卸載模塊。下面給出一個典型的PCI設(shè)備驅(qū)動程序的基本框架，從中不難體會到這幾個關(guān)鍵模塊是如何組織起來的。/*指明該驅(qū)動程序適用于哪一些PCI設(shè)備*/staticstructpci_device_iddemo_pci_tbl[]__initdata={{PCI_VENDOR_ID_DEMO,PCI_DEVICE_ID_DEMO,PCI_ANY_ID,pci_ANY_ID,0,0,DEMO},{0,}};/*對特定PCI設(shè)備進(jìn)行描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)*/structdemo_card{unsignedintmagic;/*使用鏈表保存所有同類的PCI設(shè)備*/structdemo_card*next;/*...*//*中斷處理模塊*/staticvoiddemo_interrupt(intirq,void*dev_id,structpt_regs*regs)/*...*/}/*設(shè)備文件操作接口*/staticstructfile_operationsdemo_fops={owner: THIS_MODULE,/*demo_fops所屬的設(shè)備模塊*/read: demo_read, /*讀設(shè)備操作*/write: demo_write,/*寫設(shè)備操作*/ioctl: demo_ioctl,/*控制設(shè)備操作*/mmap: demo_mmap,/*內(nèi)存重映射操作*/open: demo_open,/*打開設(shè)備操作*/release:demo_release/*釋放設(shè)備操作*//*...*/};/*設(shè)備模塊信息*/staticstructpci_driverdemo_pci_driver={name: demo_MODULE_NAME,/*設(shè)備模塊名稱*/id_table:demo_pci_tbl,/*能夠驅(qū)動的設(shè)備列表*/probe: demo_probe,/*查找并初始化設(shè)備*/remove: demo_remove/*卸載設(shè)備模塊*//*...*/};staticintinitdemo_init_module(void)/*...*/}staticvoid—exitdemo_cleanup_module(void){pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);}/*加載驅(qū)動程序模塊入口*/module_init(demo_init_module);/*卸載驅(qū)動程序模塊入口*/module_exit(demo_cleanup_module);上面這段代碼給出了一個典型的pci設(shè)備驅(qū)動程序的框架，是一種相對固定的模式。需要注意的是，同加載和卸載模塊相關(guān)的函數(shù)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都要在前面加上init、exit等標(biāo)志符，以使同普通函數(shù)區(qū)分開來。構(gòu)造出這樣一個框架之后，接下去的工作就是如何完成框架內(nèi)的各個功能模塊了。3.初始化設(shè)備模塊在Linux系統(tǒng)下，想要完成對一個PCI設(shè)備的初始化，需要完成以下工作：檢查PCI總線是否被Linux內(nèi)核支持；檢查設(shè)備是否插在總線插槽上，如果在的話則保存它所占用的插槽的位置等信息。讀出配置頭中的信息提供給驅(qū)動程序使用。當(dāng)Linux內(nèi)核啟動并完成對所有PCI設(shè)備進(jìn)行掃描、登錄和分配資源等初始化操作的同時，會建立起系統(tǒng)中所有PCI設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此后當(dāng)PCI驅(qū)動程序需要對設(shè)備進(jìn)行初始化時，一般都會調(diào)用如下的代碼：staticint__initdemo_init_module(void){/*檢查系統(tǒng)是否支持PCI總線*/if(!pci_present())return-ENODEV;/*注冊硬件驅(qū)動程序*/if(!pci_register_driver(&demo_pci_driver)){pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);return-ENODEV;/*...*/return0;}驅(qū)動程序首先調(diào)用函數(shù)pci_present()檢查pci總線是否已經(jīng)被Linux內(nèi)核支持，如果系統(tǒng)支持pci總線結(jié)構(gòu)，這個函數(shù)的返回值為0，如果驅(qū)動程序在調(diào)用這個函數(shù)時得到了一個非0的返回值，那么驅(qū)動程序就必須得中止自己的任務(wù)了。在2.4以前的內(nèi)核中，需要手工調(diào)用pci_find_device()函數(shù)來查找pci設(shè)備，但在2.4以后更好的辦法是調(diào)用pci_register_driver(涵數(shù)來注冊pci設(shè)備的驅(qū)動程序，此時需要提供一個pci_driver結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中給出的probe探測例程將負(fù)責(zé)完成對硬件的檢測工作。staticintinitdemo_probe(structpci_dev*pci_dev,conststructpci_device_id*pci_id){structdemo_card*card;/*啟動pci設(shè)備*/if(pci_enable_device(pci_dev))return-EIO;/*設(shè)備DMA標(biāo)識*/if(pci_set_dma_mask(pci_dev,DEMO_DMA_MASK)){return-ENODEV;}/*在內(nèi)核空間中動態(tài)申請內(nèi)存*/if((card=kmalloc(sizeof(structdemo_card),GFP_KERNEL))==NULL){printk(KERN_ERR"pci_demo:outofmemory\n");return-ENOMEM;}memset(card,0,sizeof(*card));/*讀取pci配置信息*/card->iobase=pci_resource_start(pci_dev,1);card->pci_dev=pci_dev;card->pci_id=pci_id->device;card->irq=pci_dev->irq;card->next=devs;card->magic=DEMO_CARD_MAGIC;/*設(shè)置成總線主DMA模式*/pci_set_master(pci_dev);/*申請I/O資源*/request_region(card->iobase,64,card_names[pci_id->driver_data]);return0;}打開設(shè)備模塊在這個模塊里主要實(shí)現(xiàn)申請中斷、檢查讀寫模式以及申請對設(shè)備的控制權(quán)等。在申請控制權(quán)的時候，非阻塞方式遇忙返回，否則進(jìn)程主動接受調(diào)度，進(jìn)入睡眠狀態(tài)，等待其它進(jìn)程釋放對設(shè)備的控制權(quán)。staticintdemo_open(structinode*inode,structfile*file){/*申請中斷，注冊中斷處理程序*/request_irq(card->irq,&demo_interrupt,SA_SHIRQ,card_names[pci_id->driver_data],card)){/*檢查讀寫模式*/if(file->f_mode&FMODE_READ){/*...*/if(file->f_mode&FMODE_WRITE){/*...*//*申請對設(shè)備的控制權(quán)*/down(&card->open_sem);while(card->open_mode&file->f_mode){if(file->f_flags&O_NONBLOCK){/*NONBLOCK模式，返回-EBUSY*/up(&card->open_sem);return-EBUSY;}else{/*等待調(diào)度，獲得控制權(quán)*/card->open_mode|=f_mode&(FMODE_READ|FMODE_WRITE);up(&card->open_sem);/*設(shè)備打開計(jì)數(shù)增1*/MOD_INC_USE_COUNT;/*...*/數(shù)據(jù)讀寫和控制信息模塊pci設(shè)備驅(qū)動程序可以通過demo_fops結(jié)構(gòu)中的函數(shù)demo_ioctl(),向應(yīng)用程序提供對硬件進(jìn)行控制的接口。例如，通過它可以從I/O寄存器里讀取一個數(shù)據(jù)，并傳送到用戶空間里:staticintdemo_ioctl(structinode*inode,structfile*file,unsignedintcmd,unsignedlongarg)/*...*/switch(cmd){caseDEMORDATA:/*從I/O端口讀取4字節(jié)的數(shù)據(jù)*/val=inl(card->iobae+0x10);/*將讀取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩艨臻g*/return0;/*...*/事實(shí)上，在demo_fops里還可以實(shí)現(xiàn)諸如demo_read()、demo_mmap()等操作，Linux內(nèi)核源碼中的driver目錄里提供了許多設(shè)備驅(qū)動程序的源代碼，找那里可以找到類似的例子。在對資源的訪問方式上，除了有1/0指令以外，還有對外設(shè)I/O內(nèi)存的訪問。對這些內(nèi)存的操作一方面可以通過把I/O內(nèi)存重新映射后作為普通內(nèi)