Linux驱动之分离分层的概念

本文详细介绍了Linux平台设备驱动的基本概念及其实现原理。通过具体的LED设备驱动实例,展示了如何使用platform_device和platform_driver来实现设备的注册、初始化及操作方法。

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Linux驱动之分离分层的概念

bus_drv_dev模型:

平台设备驱动:

  • 包含BUS(总线)、DEVICE、DRIVER;

  • DEVICE:硬件相关的代码;

  • DRIVER:比较稳定的代码;

  • BUS有一个driver链表和device链表;

简要的工作过程:

  1. 把device放入bus的device链表中;

  2. 从bus的drv链表中取出每一个drv,用bus的match函数判断drv能否支持dev;

  3. 如果可以执行,则调用probe函数。

device驱动程序代码:

/*
 * file name: led_dev.c
 */
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/mach/arch.h>
#include <asm/mach/map.h>


/* 分配注册一个平台device结构体 */
static struct resource led_resources[] = {
    [0] = {
        .start= 0x56000050,
        .end= 0x56000050 + 8 - 1,
        .flags= IORESOURCE_MEM,
    },
    [1] = {
        .start= 5,  //第4个引脚
        .end= 5,
        .flags= IORESOURCE_IRQ,      
    },
};

void led_release(struct device * dev)
{
}

static struct platform_device led_dev = {
    .name= "myled",
    .id= -1,
    .resource= led_resources,
    .num_resources= ARRAY_SIZE(led_resources),
    .dev = {.release = led_release,},
};

static int led_dev_init(void)
{
    platform_device_register(&led_dev);

    return 0;
}

static void led_dev_exit(void)
{
    platform_device_unregister(&led_dev);
    return ;
}

module_init(led_dev_init);
module_exit(led_dev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

driver驱动程序代码:

/*
 * file name:led_driver.c
 */
#include <linux/platform_device.h>
#include <asm/mach/arch.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/signal.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/random.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/fs.h>

static int major;

struct class *led_class;
struct class_device *led_class_dev;
static volatile unsigned long *gpio_con;
static volatile unsigned long *gpio_dat;
static int pin;

static int led_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    *gpio_con &= ~(0x3<<(pin*2));
    *gpio_con |= 0x1<<(pin*2);
    return 0;
}

ssize_t led_write(struct file *file, const char  *buff, size_t len, loff_t *pos )
{
    int val;
    copy_from_user(&val, buff, 1);
    val &= 0x1;
    *gpio_dat &= ~(1<<pin);
    *gpio_dat |= (val<<pin);

    return 0; 
}

struct file_operations led_fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .open  = led_open,
    .write = led_write,
};


static int led_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct resource *res;

    printk("led drv probe\n");

    res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_MEM,0);
    gpio_con = ioremap(res->start,res->end-res->start + 1);
    gpio_dat = gpio_con + 1;

    res = platform_get_resource(pdev,IORESOURCE_IRQ,0);
    pin = res->start;

    major = register_chrdev(0,"myled", &led_fops );
    led_class = class_create(THIS_MODULE,"myled");
    led_class_dev = class_device_create(led_class,NULL,MKDEV(major,0),NULL,"led%d",pin);

    return 0;
}


static int led_remove(struct platform_device *pdev)
{
    iounmap(gpio_con);
    class_device_unregister(led_class_dev);
    class_destroy(led_class);
    unregister_chrdev( major,"myled");
    printk("led remove\n");
    return 0;
}

struct platform_driver led_drv = {
    .driver={
        .owner=THIS_MODULE,
        .name = "myled",
    },
    .probe = led_probe,
    .remove= led_remove,
};

static int led_drv_init(void)
{
    platform_driver_register(&led_drv);
    return 0;
}

static void led_drv_exit(void)
{
    platform_driver_unregister(&led_drv);
}

module_init(led_drv_init);
module_exit(led_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
### 回答1: Linux驱动分离分层是指将不同的驱动程序分离开来,分别放置在不同的层次结构中,以便于管理和维护。这样可以使得不同的驱动程序之间相互独立,互不干扰,同时也可以提高系统的可靠性和稳定性。在Linux系统中,驱动程序一般分为以下几个层次:硬件层、设备驱动层、总线驱动层、文件系统层等。每个层次都有其特定的功能和作用,通过分层的方式可以使得驱动程序的开发和维护更加方便和高效。 ### 回答2: Linux驱动分离分层是指将Linux内核中的驱动程序分成不同的功能层级并独立开发的过程。在Linux开发社区中,这种分离分层的开发模式被广泛采纳,以提高整个系统的稳定性和可维护性。 Linux驱动分离分层主要包括以下几个层级: 1. 用户空间驱动层:用户空间驱动程序是指运行在用户空间的驱动程序,如USB驱动等。这些驱动程序通常在内核提供的接口上实现,通过系统调用和驱动程序接口对硬件进行操作。 2. 设备驱动层:设备驱动层是指连接硬件和内核的驱动程序,用来管理计算机的输入和输出设备。这一层级的驱动程序通常是编写最复杂的。 3. 驱动控制器层:驱动控制器层是指连接设备驱动程序和硬件的控制器层,比如PCI控制器、DMA控制器等。这些控制器集成在计算机的芯片组中,工作在硬件和软件之间的接口。 4. 硬件抽象层:硬件抽象层是指对硬件的抽象描述,这一层级的驱动程序提供了一个统一的接口来存取硬件设备。 总体来说,Linux驱动分离分层可以提高系统的可维护性和可靠性,同时也为内核扩展提供了可靠的机制。因此,Linux开发社区鼓励发展和维护一个分离分层驱动程序生态系统。 ### 回答3: 在Linux系统中,驱动程序是操作系统与硬件之间的桥梁,它们向操作系统提供了与硬件设备交互的能力。为了使Linux操作系统的驱动程序更加模块化和灵活,Linux设备驱动在设计时采用了分离分层的策略。 分离是指将不同类型的驱动程序放在不同的模块中,这样可以让相似的驱动程序共享一些关键代码,减少代码量,并且提高了代码的重用性。对于Linux系统中的设备,常见的驱动程序有字符设备驱动、块设备驱动以及网络设备驱动等。每种类型的驱动程序都有自己的特点和工作方式,因此将它们分离出来更便于管理和维护。 分层是指将驱动程序设计成多个层次,每个层次依赖于下一个层次,以便在需要时实现相应的功能。通常把驱动程序分为五个层次:应用程序接口层、驱动程序核心层、总线接口层、体系结构层和硬件控制层。每个层次的驱动程序都有自己的职责和功能,它们通过下一层向上提供服务,并从上一层向下接收请求。 应用程序接口层是驱动程序提供给应用程序的接口,应用程序可以通过这些接口来控制硬件设备。驱动程序核心层是驱动程序的核心部分,它在驱动程序的设计中起到桥梁的作用,它管理整个驱动程序的请求过程,同时也与硬件设备交互。总线接口层负责管理总线设备的操作,比如对于PCI总线来说,总线接口层可以管理PCI卡中的设备。体系结构层是根据系统体系结构设计的驱动程序层次,比如ARM体系结构、MIPS体系结构等。硬件控制层是直接与硬件设备交互的层次,它负责整个驱动程序对硬件设备的控制。 总之,Linux设备驱动程序的分离分层策略可以提高驱动程序的模块化和灵活性,同时也更利于维护和管理驱动程序。这种策略已经被广泛应用于各种Linux系统中,使得Linux操作系统更加强大和稳定。
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