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【转帖】UT4412BV03开发板学习Linux设备驱动模型（二）

2015-10-16 11:21:50 2869 开发板 Linux 驱动

0 UT4412BV03开发板学习Linux设备驱动模型（二）设备驱动模型有三个重要部分，分别是总线（bus_type），设备（device），驱动（driver）下面对三个组件分别进行介绍。一.总线从硬件上来讲，物理总线有数据总线和地址总线，在设备驱动模型中所有设备都是通过总线相连接的，驱动程序依附在总线上，下面将表示总线，设备，驱动三者之间的关系。了解了总线的结构之后，下面具体说明总线中用到的一些结构体及相关的函数。 #include 1.总线的数据结构bus_type struct bus_type { const char name; //总线的名字 struct bus_attribute bus_attrs; //总线属性和导出到sysfs中的方法 struct device_attribute dev_attrs; //设备属性和导出到sysfs中的方法 struct driver_attribute drv_attrs; //驱动程序属性和导出到sysfs中的方法 int (match)(struct device dev, struct device_driver drv);//匹配函数，检验参数二的驱动是否支持参数一的设备 //当一条总线上新设备或新驱动被添加时，会一次或多次调用该函数， // 如果指定的驱动能适用于指定的设备，那么该函数返回非0，否则返回0 int (uevent)(struct device dev, struct kobj_uevent_env env); int (probe)(struct device dev); //探测函数 int (remove)(struct device dev); //移除函数 void (shutdown)(struct device dev); //关闭函数 int (suspend)(struct device dev, pm_message_t state); //改变供电状态，使其节能 int (suspend_late)(struct device dev, pm_message_t state); //挂起函数 int (resume_early)(struct device dev); //唤醒函数 int (resume)(struct device dev); //恢复供电状态，是设备正常工作的方法 struct dev_pm_ops pm; //关于电源管理的操作符 struct bus_type_private p; //总线私有数据 }; 2.总线属性数据结构 struct bus_attribute { struct attribute attr; //总线属性的变量 ssize_t (show)(struct bus_type bus, char buf); //属性读函数 ssize_t (store)(struct bus_type bus, const char buf, size_t count); //属性写函数 }; struct attribute { const char name; //属性名字 struct module owner; mode_t mode; //属性读写权限 }; 3.初始化bus_attribute结构体用的宏 #define BUS_ATTR(_name, _mode, _show, _store) struct bus_attribute bus_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store) 例： static BUS_ATTR(config, 0644, ap_config_time_show,ap_config_time_store); 对此宏进行扩展为 struct bus_attribute bus_attr_config_time={ .attr={.name=config_time,.mode=0644}, .show=ap_config_time_show, .store=ap_config_time_store, } 4.创建总线属性的函数 int bus_create_file(struct bus_type bus, struct bus_attribute attr) { int error; if (bus_get(bus)) { error = sysfs_create_file(&bus->p->subsys.kobj, &attr->attr); bus_put(bus); } else error = -EINVAL; return error; } 5.移除总线属性用到的函数 void bus_remove_file(struct bus_type bus, struct bus_attribute attr) { if (bus_get(bus)) { sysfs_remove_file(&bus->p->subsys.kobj, &attr->attr); bus_put(bus); } } 6.总线上用到的方法 int (match)(struct device dev, struct device_driver drv);//匹配函数，检验参数二的驱动是否支持参数一的设备 //当一条总线上新设备或新驱动被添加时，会一次或多次调用该函数， // 如果指定的驱动能适用于指定的设备，那么该函数返回非0，否则返回0 当用户空间产生热插拔事件前，可能需要内核传递一些参数给用户空间，这里只能使用环境变量来传递，传递环境变量用到的函数 int (uevent)(struct device dev, struct kobj_uevent_env env); 该函数只能在内核支持热插拔事件时才有用，否则该函数被定义为NULL。举例: static int amba_uevent(struct device dev, struct kobj_uevent_env env) { struct amba_device pcdev = to_amba_device(dev); int retval = 0; //向env中添加环境变量“AMBA_ID” retval = add_uevent_var(env, "AMBA_ID=%08x", pcdev->periphid); return retval; } #else #define amba_uevent NULL //表示不支持热插拔事件 #endif 7.总线注册函数 int bus_register(struct bus_type bus) 为驱动程序定义一条新总线，调用此函数，这函数可能会调用失败，因此我们一般要检查其返回值，如果调用成功将在/sys/bus目录下生成总线目录 8.总线注销函数 void bus_unregister(struct bus_type bus) { pr_debug("bus: '%s': unregisteringn", bus->name); bus_remove_attrs(bus); remove_probe_files(bus); kset_unregister(bus->p->drivers_kset); kset_unregister(bus->p->devices_kset); bus_remove_file(bus, &bus_attr_uevent); kset_unregister(&bus->p->subsys); kfree(bus->p); bus->p = NULL; } 二.设备在linux驱动中，每一个设备都由一个device结构体来描述，对于驱动开发者来说，当遇到新设备时，需要定义一个新的设备结构体，并将device这个结构体包含在新的设备结构体中 1.device结构体 struct device { struct device parent; struct device_private p; struct kobject kobj; const char init_name; /* initial name of the device / struct device_type type; struct semaphore sem; /* semaphore to synchronize calls to * its driver / struct bus_type bus; /* type of bus device is on / struct device_driver driver; /* which driver has allocated this device void driver_data; / data private to the driver / void platform_data; /* Platform specific data, device core doesn't touch it / struct dev_pm_info power; #ifdef CONFIG_NUMA int numa_node; / NUMA node this device is close to / #endif u64 dma_mask; /* dma mask (if dma'able device) / u64 coherent_dma_mask; / Like dma_mask, but for alloc_coherent mappings as not all hardware supports 64 bit addresses for consistent allocations such descriptors. / struct device_dma_parameters dma_parms; struct list_head dma_pools; /* dma pools (if dma'ble) / struct dma_coherent_mem dma_mem; /* internal for coherent mem override / struct dev_archdata archdata; / arch specific additions / dev_t devt; / dev_t, creates the sysfs "dev" / spinlock_t devres_lock; struct list_head devres_head; struct klist_node knode_class; struct class class; struct attribute_group *groups; / optional groups / void (release)(struct device dev); }; 2.设备注册用到的函数设备必须要向linux内核注册后才能使用，下面是设备的注册函数 int device_register(struct device dev) { device_initialize(dev); return device_add(dev); } 3.设备卸载用到的函数 void device_unregister(struct device dev) { pr_debug("device: '%s': %sn", dev_name(dev), __func__); device_del(dev); put_device(dev); } 4.设备属性结构体 struct device_attribute { struct attribute attr; //设备属性 ssize_t (show)(struct device dev, struct device_attribute attr, char buf); //显示属性的方法 ssize_t (store)(struct device dev, struct device_attribute attr, const char buf, size_t count); //设置属性的方法 }; 写程序时，可以使用宏DEVICE_ATTR初始化attribute结构体 #define DEVICE_ATTR(_name, _mode, _show, _store) struct device_attribute dev_attr_##_name = __ATTR(_name, _mode, _show, _store) 5.用device_create_file函数在device目录下创建一个属性文件 int device_create_file(struct device dev, struct device_attribute attr) { int error = 0; if (dev) error = sysfs_create_file(&dev->kobj, &attr->attr); return error; } 6.用device_remove_file函数在device目录下删除一个属性文件 void device_remove_file(struct device dev, struct device_attribute attr) { if (dev) sysfs_remove_file(&dev->kobj, &attr->attr); } 三.驱动在设备驱动模型中,记录了注册到系统中的所有设备，并不是所有设备都能使用，本节重点介绍驱动和设备需要绑定在一起才能使用。一个设备对应一个驱动，一个驱动可能对应多个设备驱动，设备驱动模型中的探测函数自动探测新设备，并为其分配一个合适的驱动，这样新设备就能够使用了，对于驱动都应该有下面的驱动结构体。 1.设备驱动device_driver结构体 struct device_driver { const char name; /设备驱动程序的名字/ struct bus_type bus; /指向驱动属于的总线，总线上有很多设备/ struct module owner; /设备驱动自身的模块/ const char mod_name; / used for built-in modules / /驱动模块的名字/ /探测设备的方法，并检测设备驱动可以控制哪些装备/ int (probe) (struct device dev); int (remove) (struct device dev); /移除设备时调用该方法/ void (shutdown) (struct device dev); /设备关闭时调用的方法/ int (suspend) (struct device dev, pm_message_t state); /设备置于低功率状态时所调用的方法/ int (resume) (struct device dev); /设备恢复正常状态时所调用的方法/ struct attribute_group groups; /属性组/ struct dev_pm_ops pm; /用于电源管理/ struct driver_private p; /设备驱动的私有数据/ }; struct driver_private { struct kobject kobj; /内嵌的kobject结构，用来构建设备驱动模型的结构/ struct klist klist_devices; /该设备支持的所有设备链表/ struct klist_node knode_bus; /该驱动所属总线/ struct module_kobject mkobj; /驱动的模块/ struct device_driver driver; /指向驱动本身/ }; 3.驱动的属性结构体 struct driver_attribute { struct attribute attr; ssize_t (show)(struct device_driver driver, char buf); ssize_t (store)(struct device_driver driver, const char buf, size_t count); }; 4.在驱动所属目录中创建一个属性 int driver_create_file(struct device_driver drv, struct driver_attribute attr) { int error; if (drv) error = sysfs_create_file(&drv->p->kobj, &attr->attr); else error = -EINVAL; return error; } 5.在驱动所属目录中删除一个属性 void driver_remove_file(struct device_driver drv, struct driver_attribute attr) { if (drv) sysfs_remove_file(&drv->p->kobj, &attr->attr); } 4.驱动程序的注册此函数是向设备驱动模型中插入一个新的device_driver对象 int driver_register(struct device_driver drv) { int ret; struct device_driver other; BUG_ON(!drv->bus->p); if ((drv->bus->probe && drv->probe) \|\| (drv->bus->remove && drv->remove) \|\| (drv->bus->shutdown && drv->shutdown)) printk(KERN_WARNING "Driver '%s' needs updating - please use " "bus_type methodsn", drv->name); other = driver_find(drv->name, drv->bus); if (other) { put_driver(other); printk(KERN_ERR "Error: Driver '%s' is already registered, " "aborting...n", drv->name); return -EEXIST; } ret = bus_add_driver(drv); if (ret) return ret; ret = driver_add_groups(drv, drv->groups); if (ret) bus_remove_driver(drv); return ret; } 4.设备驱动程序的注销 void driver_unregister(struct device_driver drv) { if (!drv \|\| !drv->p) { WARN(1, "Unexpected driver unregister!n"); return; } driver_remove_groups(drv, drv->groups);//从组中移除该驱动 bus_remove_driver(drv); //从总线中移除驱动 } 以上内容简单的梳理了一下linux系统中设备驱动模型的相关知识，分析了linux设备驱动模型中设备，总线，驱动三者之间的关系，并将设备驱动模型中的总线，设备，驱动的重要结构体，及函数进行了相关分析，这样将有助于在以后用到设备驱动模型编程时，能够快速的理解和编写设备驱动程序。 0
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