linux设备驱动模型

1.什么是设备驱动模型？
(1)类class、总线bus、设备device、驱动driver
(2)kobject和对象生命周期
(3)sysfs
(4)udev
2.为什么需要设备驱动模型？
(1)早期内核（2.4之前）没有统一的设备驱动模型，但照样可以用
(2)2.6版本中正式引入设备驱动模型，目的是在设备越来越多，功耗要求等新特性要求的情况下让驱动体系更易用、更优秀。
(3)设备驱动模型负责统一实现和维护一些特性，诸如：电源管理、热插拔、对象生命周期、用户空间和驱动空间的交互等基础设施
(4)设备驱动模型目的是简化驱动程序编写，但是客观上设备驱动模型本身设计和实现很复杂。
3.驱动开发核心点？
(1)驱动源码本身编写、调试。重点在于对硬件的了解。
(2)驱动什么时候被安装、驱动中的函数什么时候被调用。跟硬件无关，完全和设备驱动模型有关。

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设备驱动模型的底层架构
1.kobject，定义在linux/kobject.h中。
struct kobject {
const char *name;
struct list_head entry;
struct kobject *parent;
struct kset *kset;
struct kobj_type *ktype;
struct sysfs_dirent *sd;
struct kref kref;
unsigned int state_initialized:1;
unsigned int state_in_sysfs:1;
unsigned int state_add_uevent_sent:1;
unsigned int state_remove_uevent_sent:1;
unsigned int uevent_suppress:1;
};
特征：
(1)定义在linux/kobject.h中
(2)各种对象最基本单元，提供一些公用型服务如：对象引用计数、维护对象链表、对象上锁、对用户空间的表示
(3)设备驱动模型中的各种对象其内部都会包含一个kobject
(4)地位相当于面向对象体系架构中的总基类

2.kobj_type，定义在linux/kobject.h中
struct kobj_type {
void (*release)(struct kobject *kobj);
const struct sysfs_ops *sysfs_ops;
struct attribute **default_attrs;
const struct kobj_ns_type_operations *(*child_ns_type)(struct kobject *kobj);
const void *(*namespace)(struct kobject *kobj);
};
特征：
(1)很多书中简称为ktype，每一个kobject都需要绑定一个ktype来提供相应功能
(2)关键点1：sysfs_ops，提供该对象在sysfs中的操作方法（show和store）
(2)关键点2：attribute，提供在sysfs中以文件形式存在的属性，其实就是应用接口

3.kset，定义在linux/kobject.h中
struct kset {
struct list_head list;
spinlock_t list_lock;
struct kobject kobj;
const struct kset_uevent_ops *uevent_ops;
};
(1)kset的主要作用是做顶层kobject的容器类
(2)kset的主要目的是将各个kobject（代表着各个对象）组织出目录层次架构
(3)可以认为kset就是为了在sysfs中弄出目录，从而让设备驱动模型中的多个对象能够有层次有逻辑性的组织在一起
(4)kset里面有一个kobject的对象，kobject里面有kset的指针。
所以：kset是最大的结构体，里面包含kboject的对象。

总线式设备驱动组织方式
1.总线
(1)物理上的真实总线及其作用（英文bus）
(2)驱动框架中的总线式设计
(3)bus_type结构体，关键是match函数和uevent函数，linux/device.h中。
struct bus_type {
const char *name;
struct bus_attribute *bus_attrs;
struct device_attribute *dev_attrs;
struct driver_attribute *drv_attrs;

int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);
int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);
int (*probe)(struct device *dev);
int (*remove)(struct device *dev);
void (*shutdown)(struct device *dev);

int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);
int (*resume)(struct device *dev);

const struct dev_pm_ops *pm;

struct bus_type_private *p;

}；

2.设备
(1)struct device是硬件设备在内核驱动框架中的抽象
(2)device_register用于向内核驱动框架注册一个设备
(3)通常device不会单独使用，而是被包含在一个具体设备结构体中，如struct usb_device。

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 mutex		mutex;	/* mutex 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		*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 */
/* arch specific additions */
struct dev_archdata	archdata;

#ifdef CONFIG_OF
struct device_node *of_node;
#endif

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;
const struct attribute_group **groups;	/* optional groups */

void	(*release)(struct device *dev);

};

3.驱动
(1)struct device_driver是驱动程序在内核驱动框架中的抽象
(2)关键元素1：name，驱动程序的名字，很重要，经常被用来作为驱动和设备的匹配依据
(3)关键元素2：probe，驱动程序的探测函数，用来检测一个设备是否可以被该驱动所管理

struct device_driver {
const char *name;
struct bus_type *bus;

struct module		*owner;
const char		*mod_name;	/* used for built-in modules */

bool suppress_bind_attrs;	/* disables bind/unbind via sysfs */

#if defined(CONFIG_OF)
const struct of_device_id *of_match_table;
#endif

int (*probe) (struct device *dev);
int (*remove) (struct device *dev);
void (*shutdown) (struct device *dev);
int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state);
int (*resume) (struct device *dev);
const struct attribute_group **groups;

const struct dev_pm_ops *pm;

struct driver_private *p;

};

4.类
(1)相关结构体：struct class
(2)udev的使用离不开class
(3)class的真正意义在于作为同属于一个class的多个设备的容器。也就是说，class是一种人造概念，目的就是为了对各种设备进行分类管理。当然，class在分类的同时还对每个类贴上了一些“标签”，这也是设备驱动模型为我们写驱动提供的基础设施。

struct class {
const char *name;
struct module *owner;

struct class_attribute		*class_attrs;
struct device_attribute		*dev_attrs;
struct kobject			*dev_kobj;

int (*dev_uevent)(struct device *dev,
						 struct kobj_uevent_env *env);
char *(*devnode)(struct device *dev, mode_t *mode);

void (*class_release)(struct class *class);
void (*dev_release)(struct device *dev);

int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);
int (*resume)(struct device *dev);

const struct kobj_ns_type_operations *ns_type;
const void *(*namespace)(struct device *dev);

const struct dev_pm_ops *pm;

struct class_private *p;

};

总结一下：
1.模型思想很重要，其实就是面向对象的思想
2.基本上都是结构体套结构体，或者结构体套结构体的指针方式。