嵌入式系統(tǒng)驅動程序開發(fā)

第5章嵌入式系統(tǒng)驅動程序開發(fā)

1主要內容模塊編程編譯模塊進內核嵌入式系統(tǒng)驅動程序概述嵌入式系統(tǒng)驅動程序結構LED燈驅動程序實例2模塊編程內核模塊是Linux內核向外部提供的一個插口，其全稱為動態(tài)可加載內核模塊〔LoadableKernelModule，LKM〕。Linux本身是一個單內核，單內核的最大優(yōu)點是效率高，因為所有的內容都集成在一起，但其缺點是可擴展性和可維護性相對較差，模塊機制就是為了彌補這一缺陷。3模塊編程模塊是具有獨立功能的程序，它可以被單獨編譯，但不能獨立運行。模塊在運行時被鏈接到內核作為內核的一局部在內核空間運行，這與運行在用戶空間的進程是不同的。模塊通常由一組函數(shù)和數(shù)據(jù)結構組成，用來實現(xiàn)一種文件系統(tǒng)、一個驅動程序或其它內核上層的功能。4將模塊從內核中獨立出來，不必預先綁在kernelcodes中。這樣做有三種優(yōu)點：1〕將來修改內核時，不必全部重新編譯，可節(jié)省不少時間；2〕假設需要安裝新的模塊，不必重新編譯內核，只要插入〔通過insmode指令〕對應的模塊即可；3〕減少內核對系統(tǒng)資源的占用，內核可以集中精力做最根本的事情，把一些擴展功能都交由模塊實現(xiàn)。

5模塊編程模塊命令insmod掛載模塊insmodhello.ko將hello.ko模塊插入到內核中rmmod移除已掛載模塊rmmodhello.ko將hello.ko模塊從內核中卸載lsmod列出已經(jīng)加載的內核模塊modinfo查看模塊信息modinfohello.ko查看hello.ko模塊信息

modprobe自動根據(jù)依賴文件裝入模塊dmesg查看log信息6modprobe功能說明：自動處理可載入模塊。語法：modprobe[-acdlrtvV][--help][模塊文件][符號名稱=符號值]補充說明：modprobe可載入指定的個別模塊，或是載入一組相依的模塊。modprobe會根據(jù)depmod所產(chǎn)生的相依關系，決定要載入哪些模塊。假設在載入過程中發(fā)生錯誤，在modprobe會卸載整組的模塊。7modprobe參數(shù)：

-a或--all載入全部的模塊。

-c或--show-conf顯示所有模塊的設置信息。

-d或--debug使用排錯模式。

-k或--autoclean指定模塊設置為"自動去除"模式。

-l或--list顯示可用的模塊。

-n或--show

僅僅顯示要執(zhí)行的操作,而不實際執(zhí)行

-q或--quiet不顯示錯誤信息。8modprobe參數(shù)：

-r或--remove模塊閑置不用時，即自動卸載模塊。

-s或--syslog//將結果記錄到系統(tǒng)記錄中。

-t或--type指定模塊類型。

-v或--verbose執(zhí)行時顯示詳細的信息。

-V或--version顯示版本信息。

-C或--configconfigfile指定配置文件，默認使用/etc/modules.conf文件為配置文件。

-h或-help顯示幫助。9insmod掛載模塊insmod這個工具，和modprobe有點類似，但功能上沒有modprobe強，modprobe在掛載模塊是不用指定模塊文件的路徑，也不用帶文件的后綴.o或.ko；而insmod需要的是模塊的所在目錄的絕對路徑，并且一定要帶有模塊文件名后綴的(modulefile.o或modulesfile.ko〕10模塊編程一個linux內核模塊主要由以下幾個局部組成模塊加載函數(shù)(必須)模塊卸載函數(shù)(必須)模塊許可證聲明(必須)模塊參數(shù)(可選)模塊導出符號(可選)模塊作者等信息聲明(可選)11模塊編程模塊加載函數(shù)當通過insmod命令加載內核模塊時，模塊的加載函數(shù)會自動被內核執(zhí)行，完本錢模塊的相關初始化工作。linux模塊加載函數(shù)的形式如下:

staticintinitialization_function(void)

{

/*初始化代碼*/

}模塊加載函數(shù)必須以module_init(initialization_function)的形式被指定。它返回整型值，假設初始化成功，返回0，否那么返回錯誤編碼。當通過insmod和modprobe命令加載內核模塊時，模塊的加載函數(shù)會自動被內核執(zhí)行，完本錢模塊的相關初始化工作。12模塊編程模塊卸載函數(shù)當通過rmmod命令卸載內核模塊時，模塊的卸載函數(shù)會自動被內核執(zhí)行，完成與模塊加載函數(shù)相反的功能。linux內核模塊卸載函數(shù)的形式如下:

staticvoid

cleanup_function(void)

{

/*釋放代碼*/

}模塊卸載函數(shù)在模塊卸載的時候執(zhí)行，不返回任何值，必須以module_exit(cleanup_function)的形式來指定;模塊卸載函數(shù)在模塊卸載的時候執(zhí)行，不返回任何值，必須以“module_exit(函數(shù)名)〞的形式來指定。13模塊編程通常來說，模塊卸載函數(shù)要完成與模塊加載函數(shù)相反的功能：假設模塊加載函數(shù)注冊了XXX，那么模塊卸載函數(shù)應該注銷XXX；假設模塊記載函數(shù)的動態(tài)申請了內存，那么模塊函數(shù)應該釋放該該內存。假設模塊加載函數(shù)申請了硬件資源(中斷，DMA通道、I/O端口和I/O內存等)的占用，那么模塊卸載函數(shù)應該釋放這些硬件資源。模塊加載函數(shù)一般用來開啟硬件，模塊卸載函數(shù)一般要關閉硬件。14模塊編程模塊許可證聲明MODULE_LICENSE("DaulBSD/GPL")模塊許可證(LICENSE)聲明描述內核模塊的許可權限，如果不聲明LICENSE，模塊被加載時，將收到內核被污染(kerneltainted)的警告。在linux2.6內核中，可接受的LICENSE包括“GPL〞、“GPLv2〞、“GPLandadditionalrights〞、“DualBSD/GPL〞、“DualMPL/GPL〞和“Proprietary“。大多數(shù)情況下，內核模塊應遵循GPL兼容許可權。linux2.6內核模塊中最常見的是以MODULE_LICENSE(“DualBSD/GPL〞)語句聲明模塊采用BSD/GPL雙LICENSE。15模塊編程模塊導出符號Linux2.6的“/proc/kallsyms〞文件對應著內核符號表，它記錄了符號以及符號所在的內存地址。內核模塊可以使用如下宏導出符號(symbol，對應于函數(shù)或變量)到內核符號表。EXPORT_SYMBOL(符號名);EXPORT_SYMBOL_GPL(符號名);//只適用于包含GPL許可權的模塊。導出的符號將可以被其它模塊使用，使用前聲明一下即可以。

16模塊編程模塊作者等信息聲明MODULE_AUTOR("作者信息");MODULE_DESCRIPTION("模塊描述信息");MODULE_VERSION("版本信息");MODULE_ALIAS("別名信息");MODULE_DEVICE_TABLE("設備表信息");17模塊編程介紹printk()printk是在內核中運行的向控制臺輸出顯示的函數(shù)。模塊運行在內核空間，不能依賴于標準C庫的。標準C庫需要調用操作系統(tǒng)內核提供的系統(tǒng)調用來完成打印字符的工作。18printk有8個級別，定義在<include/linux/kernel.h>中：#defineKERN_EMERG“<0>〞/*緊急事件消息，系統(tǒng)崩潰之前提示，表示系統(tǒng)不可用*/#defineKERN_ALERT“<1>〞/*報告消息，表示必須立即采取措施*/#defineKERN_CRIT“<2>〞/*臨界條件，通常涉及嚴重的硬件或軟件操作失敗*/#defineKERN_ERR“<3>〞/*錯誤條件，驅動程序常用KERN_ERR來報告硬件的錯誤*/19printk有8個級別，定義在<include/linux/kernel.h>中：#defineKERN_WARNING“<4>〞/*警告條件，對可能出現(xiàn)問題的情況進行警告*/#defineKERN_NOTICE“<5>〞/*正常但又重要的條件，用于提醒*/#defineKERN_INFO“<6>〞/*提示信息，如驅動程序啟動時，打印硬件信息*/#defineKERN_DEBUG“<7>〞/*調試級別的消息*/20模塊編程通過〞insmodhello.ko〞命令可以加載它，加載時輸出〞helloworld〞。通過〞rmmodhello〞命令可以卸載它，卸載時輸出〞hellomoduleexit〞,查看輸出信息可通過dmesg命令。21編寫一個hello.c模塊：1〕編寫代碼：#include<linux/init.h>#include<linux/module.h>/*Neededbyallmodules*/MODULE_LICENSE(“DualBSD/GPL〞);staticinthello_init(void){printk(KERN_INFO“Helloworldenter\n〞);/*內核中打印信息要用printk()，用戶中用printf()。printk()可定義輸出級別*/return0;}staticvoidhello_exit(void){printk(KERN_INFO“HelloWorldexit\n");}module_init(hello_init);/*加載模塊。假設成功，返回0。失敗時，應輸出錯誤編碼*/module_exit(hello_exit);//卸載模塊，不返回任何值。MODULE_DESCRIPTION(“AsimpleHelloWorldModule〞);MODULE_ALIAS(“asimplestmodule〞);22加載模塊失敗時應輸出錯誤編碼，在Linux內核中，錯誤編碼是一個負值。在<linux/errno.h>中定義，包含-ENODEV、-ENOMEM之類的符號值。在2.6內核中，可用request_module(constchar*fmt,…)函數(shù)加載內核模塊。23模塊編程實例1-1：用命令在X86下加載和卸載hello模塊在同一目錄下編輯Makefile文件。添加這一行：obj-m:=hello.o編譯模塊：

#make-C/lib/modules/2.6.32-21-generic/buildM=$(pwd)modules編譯產(chǎn)生hello.ko目標文件加載hello命令：#sudoinsmod./hello.ko用rmmod可以卸載模塊#sudormmodhello通過lsmod命令可以獲得系統(tǒng)中加載的所有模塊以及模塊間的依賴關系。用命令dmesg來查看log信息。24模塊編程實例1-1說明obj-m:=hello.oobj-m表示要由hello.c文件編譯得到hello.o，并作為模塊編譯，obj-y表示要連接進內核，obj-x表示不會被編譯是內核模塊的安裝路徑，就是編譯內核的時候“make

modules_install〞在/lib/modules/目錄下生成的系統(tǒng)源碼包；M=后面的是指存放hello.c和Makefile所在的目錄。25模塊編程實例1-2：編譯arm版本的hello模塊#makeclean清理中間文件和目標文件。編譯arm下的模塊：#make-C../../workhome/ces-6410/uboot/htx-linux-2.6.24-yaffs2M=$(pwd)modules其中是目標板的linux內核源碼目錄。注：編譯過的的arm內核是目標板的內核，在編譯時只能用這個內核進行編譯。加載模塊：將目標文件hello.ko放到目標板上的下，再加載：#insmodhello.ko查看模塊用lsmod命令；用rmmod命令卸載模塊：#rmmodhello26模塊編程模塊參數(shù)模塊參數(shù)是模塊被加載的時候可以被傳遞給模塊的值，它本身對應模塊內部的全局變量?？梢允褂谩癿odule_param(參數(shù)名,參數(shù)類型,讀/寫權限)〞為模塊定義一個參數(shù)。27模塊參數(shù)例如：以下代碼定義了一個整型參數(shù)和一個字符指針參數(shù)。

staticchar*book_name="linux設備驅動";

staticintnum=4000;

module_param(num,int,S_IRUGO);

module_param(book_name,charp,S_IRGUO);在裝載內核模塊時，用戶可以向內核模塊傳遞參數(shù)，

形式為“sudoinsmod/modprobe模塊名(例如linux.ko)

參數(shù)名=參數(shù)值〞，如果不傳遞，參數(shù)將使用模塊內定義的默認值。28程序：hello_param.c#include<linux/module.h>//所有模塊都需要的頭文件

#include<linux/init.h>//init&exit相關宏

MODULE_LICENSE(“DualBSD/GPL");

staticchar*book_name=“dissectingLinuxDeviceDriver〞;staticintnum=4000;staticinthello_init(void)

{

printk("Hellomoduleinit\n");

return0;

}

staticvoidhello_exit(void)

{

printk("Hellomoduleexit\n");

}

module_init(hello_init);

module_exit(hello_exit);module_param(num,int,S_IRUGO);module_param(book_name,charp,S_IRUGO);29模塊編程Makefile模塊的編寫需要配置過的內核源碼，編譯過程首先會到內核源碼目錄下，讀取頂層Makefile文件，然后再返回模塊所在的目錄進行編譯。30模塊編程實例2：復雜點的Makefile文件Makefile內容ifneq($(KERNELRELEASE),)

obj-m:=hello.o

else

KDIR:=/lib/modules/$(shelluname-r)/build

PWD:=$(shellpwd)all:

$(MAKE)-C$(KDIR)M=$(PWD)

endifclean:

rm-f*.o*.ko*.mod.c.hello*編譯：make31實例2：復雜點的Makefile文件KERNELRELEASE是在內核源碼的頂層Makefile中定義的一個變量，當?shù)谝淮巫x取執(zhí)行此makefile時，沒有被定義，所以make將讀取執(zhí)行else之后的內容。如果make的目標是clean，直接執(zhí)行clean操作，然后結束。如果make的目標是all，-C$(KDIR)指明跳轉到內核源碼目錄下讀取那里的makefile；M=$(PWD)說明返回到當前目錄繼續(xù)讀入，執(zhí)行當前的makefile。32模塊編程模塊依賴于Linux版本、CPU等因素查看可以下載的Linux內核源碼包sudoapt-cachesearchlinux-source選定要下載的源碼包sudo下載完成后，在/usr/src下，文件名為：linux-source-2.6.32.tar.bz2的壓縮包33編譯模塊進內核2.6內核的源碼樹的目錄下一般都會有兩個文檔Kconfig〔2.4版本是Config.in〕和Makefile。分布到各目錄的Kconfig構成了一個分布式的內核配置數(shù)據(jù)庫，每個Kconfig分別描述了所屬目錄源文件相關的內核配置菜單。在內核配置makemenuconfig〔或xconfig等〕時，從Kconfig中讀出配置菜單，用戶配置完成后保存到.config〔在頂層目錄下生成〕中。在內核編譯時，主Makefile調用這個.config，就知道了用戶對內核的配置情況。34編譯模塊進內核Kconfig對應著內核的配置菜單，要想添加新的驅動到內核的源碼中，可以通過修改Kconfig來增加對我們驅動的配置菜單，這樣就有途徑選擇我們的驅動。假設想使這個驅動被編譯，還要修改該驅動所在目錄下的Makefile。因此，一般添加新的驅動時需要修改的文件有兩種〔注意不只是兩個〕。*Kconfig，*Makefile要想知道怎么修改這兩種文件，就要知道這兩種文件的語法結構。35〔1〕Kconfig每個菜單項都有一個關鍵字標識，最常見的就是config。語法： configsymbol optionssymbol就是新的菜單項，options是在這個新的菜單項下的屬性和選項，其中options局部有：a.類型定義：每個config菜單項都要有類型定義，bool：布爾類型，tristate三態(tài)：內建、模塊、移除，string：字符串，hex：十六進制，integer：整型。編譯模塊進內核36編譯模塊進內核〔1〕Kconfigoptions局部有：a.類型定義：例：configHELLO_MODULE

bool"hellotestmodule"bool類型的只能選中或不選中，顯示為[];tristate類型的菜單項多了編譯成內核模塊的選項，顯示為<>,假設選擇編譯成內核模塊，那么會在.config中生成一個CONFIG_HELLO_MODULE=m的配置，假設選擇內建，就是直接編譯進內核，就會在.config中生成一個CONFIG_HELLO_MODULE=y的配置37〔1〕Kconfigoptions局部有：b.依賴型定義dependson或requires指此菜單的出現(xiàn)是否依賴于另一個定義：例如：configHELLO_MODULEbool“hellotestmodule〞 dependsonARCH_PXA這個例子說明HELLO_MODULE這個菜單項只對XScale處理器有效，即只有在選擇了ARCH_PXA，該菜單才可見〔可配置〕。編譯模塊進內核38〔1〕Kconfigoptions局部有：c.幫助性定義：只是增加幫助用關鍵字help或help編譯模塊進內核39編譯模塊進內核〔1〕Kconfigmenu"Networkdevicesupport"

configNETDEVICES

bool"EnableNetDevices"

dependsonNET

defaulty

help

Thisishelpdesciption。

...endmenu

40編譯模塊進內核〔1〕Kconfig在menu/endmenu中的內容會成為Networkdevicesupport的子菜單。每一個子菜單項都是由config來定義的。config下方的那些bool、dependson、default、help等為config的屬性，用于定義該菜單項的類型、依賴項、默認值、幫助信息等。

41編譯模塊進內核〔1〕Kconfig目錄層次迭代：在上級Kconfig中有類似語句：source“drivers/usb/Kconfig“或source"drivers/misc/Kconfig“用來包含〔或嵌套〕新的Kconfig文件，這樣便可以使各個目錄管理各自的配置內容，不必把那些配置都寫在同一個文件里，方便修改和管理。misc驅動是一些擁有著共同特性的簡單字符設備驅動。所有的misc設備被分配同一個主設備號MISC_MAJOR(10)，但是每一個可以選擇一個單獨的次設備號。42編譯模塊進內核〔2〕內核的Makefile內核的Makefile分為5個組成局部：

1〕Makefile最頂層的Makefile

2〕.config內核的當前配置文件，編譯時成為頂層Makefile的一局部

3〕arch/$(ARCH)/Makefile和體系結構相關的Makefile

4〕s/Makefile.*一些Makefile的通用規(guī)那么

5〕kbuildMakefile各級目錄下的大概約500個文件，編譯時根據(jù)上層Makefile傳下來的宏定義和其它編譯規(guī)那么，將源代碼編譯成模塊或編入內核。43編譯模塊進內核〔2〕Makefile頂層的Makefile文件讀取.config文件的內容，并總體上負責build內核和模塊。ArchMakefile那么提供補充體系結構相關的信息。s目錄下的Makefile文件包含了所有用來根據(jù)kbuildMakefile構建內核所需的定義和規(guī)那么。44編譯模塊進內核〔2〕Makefileobj-$(CONFIG_HELLO)+=hello.o根據(jù).config文件的CONFIG_變量來決定文件的編譯方式〔編譯進內核或編譯成模塊〕451〕進入內核，在driver/misc下建立hello文件夾，并編寫一個名為hello.c的模塊：#include<linux/init.h>#include<linux/module.h>MODULE_LICENSE(“DualBSD/GPL〞);staticinthello_init(void){printk(KERN_INFO“Helloworld!\n");return0;}staticvoidhello_exit(void){printk(KERN_INFO"Goodbyeworld!\n");}module_init(hello_init);module_exit(hello_exit);實例3：將模塊編譯進內核在arm開發(fā)板上運行462〕建立Kconfig在hello文件夾下建立Kconfig，內容如下： menu“HelloDriver〞 comment“HelloDriver〞 configHELLO tristate“Hellosupport〞 help thisisahellodiriverwhichcansay“helloworld！〞; endmenu473〕建立Makefile在hello文件夾下建立Makefile，內容如下：obj-$(CONFIG_HELLO)+=hello.o4〕使Kconfig和Makefile生效編輯driver/misc/Kconfig，在ifMISC_DEVICES下添加語句：sourcedrivers/misc/hello/Kconfig編輯driver/misc/Makefile，添加：obj-$(CONFIG_HELLO)+=hello.o/485〕到內核的頂層目錄，執(zhí)行sudomakemenuconfig，選中該驅動在Devicedriver->Micsdevices->HelloDriver->495〕到內核的頂層目錄，執(zhí)行sudomakemenuconfig，選中該驅動在Devicedriver->Micsdevices->HelloDriver->按h輸出幫助信息按y，出現(xiàn)個*號，表示將其編譯進內核M編譯為模塊506〕編譯：#sudomake信息如下：516〕編譯：編譯結果如下：527〕把內核燒入教學平臺啟動信息如下：有helloworld信息輸出，說明已經(jīng)成功，hello驅動已在內核中注冊。538〕把hello驅動編譯成模塊：在第5步中，把驅動選擇改成以模塊方式編譯，選M，如下：548〕把hello驅動編譯成模塊：再來編譯，看到它正以模塊的方式被編譯：558〕把hello驅動編譯成模塊：編譯結果：569〕測試模塊在教學平臺啟動進入文件系統(tǒng)后，把hello.ko拷到下，如果沒有要事先建立?！?mkdir〕進入目錄，通過insmod進行掛載，rmmod進行卸載。到此，一個簡單的hello驅動編譯進內核和編譯成模塊的實驗完成。57設備驅動最通俗的解釋是“驅使硬件設備行動〞。設備驅動與底層硬件直接打交道，按照硬件設備的具體工作方式讀寫設備存放器，完成設備的輪詢、中斷、DMA通信，進行物理內存向虛擬內存的映射，最終使通信設備能夠收發(fā)數(shù)據(jù)。設備驅動的一個根本特征是設備處理的抽象概念。嵌入式系統(tǒng)驅動程序概述58嵌入式系統(tǒng)驅動程序概述在Linux系統(tǒng)中，所有的外部設備都被看作是目錄/dev下的一個文件，也就是系統(tǒng)把外部設備當作特殊文件來處理，并為外部設備提供一種標準接口，使得系統(tǒng)像訪問文件一樣訪問外部設備。應用程序通過調用標準的設備文件操作函數(shù)來翻開、關閉、讀取和寫入設備。例如系統(tǒng)中的第一個IDE硬盤被表示成/dev/had。59嵌入式系統(tǒng)驅動程序概述Linux支持三類硬件設備：一類是塊設備，類似磁盤以記錄塊或扇區(qū)為單位，成塊進行輸入/輸出的設備；另一類是字符設備，類似鍵盤以字符為單位，逐個進行輸入/輸出的設備。第三類是網(wǎng)路設備是一種特殊設備；/dev下沒有對應于網(wǎng)絡設備的文件，正常的文件操作(read,write等)對于網(wǎng)絡設備沒有意義。網(wǎng)絡設備可以通過套接口訪問。60字符設備指那些無需緩沖直接讀寫的設備，字符設備接口只支持順序存取的功能。塊設備那么僅能以塊為單位讀寫，典型的塊大小為512或1024字節(jié)。塊設備的存取是通過buffercache來進行并且可以隨機訪問，即不管塊位于設備中何處都可以對其進行讀寫。塊設備可以通過其設備相關文件進行訪問，但更為平常的訪問方法是通過文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)通常都建立在塊設備上。網(wǎng)絡設備可以通過套接口訪問。嵌入式系統(tǒng)驅動程序概述61塊〔磁盤〕設備和字符設備的設備相關文件可以通過mknod命令來創(chuàng)立，并使用主從設備號來描述此設備。網(wǎng)絡設備也用設備相關文件來表示，但Linux尋找和初始化網(wǎng)絡設備時才建立這種文件。由同一個設備驅動控制的所有設備具有相同的主設備號，從設備號那么被用來區(qū)分具有相同主設備號且由相同設備驅動控制的不同設備。嵌入式系統(tǒng)驅動程序概述62嵌入式系統(tǒng)驅動程序概述設備驅動程序實際是處理和操作硬件控制器的軟件，從本質上講，是內核中具有最高特權級的、駐留內存的、可共享的底層硬件處理例程。驅動程序是內核的一局部，是操作系統(tǒng)內核與硬件設備的直接接口，驅動程序屏蔽了硬件的細節(jié)。63嵌入式系統(tǒng)驅動程序概述設備驅動程序完成以下功能：對設備初始化和釋放；對設備進行管理，包括實時參數(shù)設置，以及提供對設備的操作接口；讀取應用程序傳送給設備文件的數(shù)據(jù)或者回送應用程序請求的數(shù)據(jù)；檢測和處理設備出現(xiàn)的錯誤。64Linux操作系統(tǒng)將所有的設備全部看成文件，并通過文件的操作界面進行操作。對用戶程序而言，設備驅動程序隱藏了設備的具體細節(jié)，對各種不同設備提供了一致的接口，一般來說，是把設備映射為一個特殊的設備文件，用戶程序可以像對其他文件一樣對此設備文件進行操作。65這意味著：由于每一個設備至少由文件系統(tǒng)的一個文件代表，因而都有一個“文件名〞。應用程序通常可以通過系統(tǒng)調用open()翻開設備文件，建立起與目標設備的連接。翻開了代表著目標設備的文件，即建立起與設備的連接后，可以通過read()、write()、ioctl()等常規(guī)的文件操作對目標設備進行操作。66嵌入式系統(tǒng)驅動程序結構在系統(tǒng)內部，I/O設備的存取通過一組固定的入口點來進行，入口點也可以理解為設備的句柄，就是對設備進行操作的根本函數(shù)。字符型設備驅動程序提供如下幾個入口點：open入口點。翻開設備準備I/O操作。對字符設備文件進行翻開操作，都會調用設備的open入口點。open子程序必須對將要進行的I/O操作做好必要的準備工作，如去除緩沖區(qū)等。如果設備是獨占的，即同一時刻只能有一個程序訪問此設備，那么open子程序必須設置一些標志以表示設備處于忙狀態(tài)。67嵌入式系統(tǒng)驅動程序結構close入口點。關閉一個設備。當最后一次使用設備完成后，調用close子程序。獨占設備必須標記設備方可再次使用。read入口點。從設備上讀數(shù)據(jù)。對于有緩沖區(qū)的I/O操作，一般是從緩沖區(qū)里讀數(shù)據(jù)。對字符設備文件進行讀操作將調用read子程序。68嵌入式系統(tǒng)驅動程序結構write入口點。往設備上寫數(shù)據(jù)。對于有緩沖區(qū)的I/O操作，一般是把數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)里。ioctl入口點。執(zhí)行讀、寫之外的操作。select入口點。檢查設備，看數(shù)據(jù)是否可讀或設備是否可用于寫數(shù)據(jù)。select系統(tǒng)調用在檢查與設備文件相關的文件描述符時使用select入口點。69嵌入式系統(tǒng)驅動程序結構Linux系統(tǒng)設備驅動程序三個重要數(shù)據(jù)結構：file_operation〔文件操作〕file〔文件〕inode〔節(jié)點〕定義在include/linux/fs.h文件中

70嵌入式系統(tǒng)驅動程序結構file_operation將系統(tǒng)調用和驅動關聯(lián)起來，用來存儲內核驅動模塊提供的對設備進行各種操作的指針函數(shù)。71structfile_operation{

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);nsignedint(*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);};};72file_operation結構中的成員幾乎全部是函數(shù)指針，所以實質上就是函數(shù)跳轉表。每個進程對設備的操作都會根據(jù)major、minor設備號，轉換成對file_operation結構的訪問。73file_operation結構中常用的操作：lseek,移動文件指針的位置，只能用于可以隨機存取的設備。read,進行讀操作，如果該成員為一個空指針，系統(tǒng)調用返回一個-EINVAL錯誤，正常情況下返回一個非負整數(shù)代表讀取的字節(jié)數(shù)。write,進行寫操作。select,進行選擇操作。如果驅動程序沒有提供select入口，select操作會認為設備已經(jīng)準備好進行任何I/O操作。ioctl,進行讀、寫以外的其他操作。open,翻開設備準備進行I/O操作。返回0表示翻開成功，返回負數(shù)表示失敗。如果驅動程序沒有提供open入口，那么只要/dev/driver文件存在就認為翻開成功。release,即close操作。74structfile主要用于與文件系統(tǒng)相關的設備驅動程序，可提供關于被翻開的文件的信息，定義如下：structfile{structlist_head f_list;structdentry *f_dentry;structvfsmount*f_vfsmnt;structfile_operations *f_op;atomic_t f_count;unsignedint f_flags;mode_t f_mode;loff_t f_pos;unsignedlong f_reada,f_ramax,f_raend,f_ralen,f_rawin;structfown_struct f_owner;unsignedint f_uid,f_gid;int f_error;unsignedlong f_version