arm linux驱动 知乎_嵌入式Linux内核的驱动程序开发是怎样的

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基于嵌入式Linux内核的系统设备驱动程序开发设计

设备驱动程序的编写

设备驱动程序是linux内核的一部分，是操作系统内核和机器硬件之间的

在Linux 操作系统下有3类主要的设备文件类型：块设备、

字符设备驱动程序、块设备驱动程序与网络设备驱动程序的结构体是不同的。

在linux 源代码linux/ include / linux/ fs. h中定义了字符设备和块设备驱动程序中必须使用的file_operaTIons结构也越来越大，不同的版本的内核会稍有不同。file_operaTIons定义如下：

struct file_operaTIons{

int( * lseek) ( struct inode * ， struct file * ， off_t ， int) ; int( *release) ( struct inode * ， struct file * ) ;

int( * read) ( struct inode * ， struct file * ， char * ， int) ; int( * fsync) ( struct inode *， struct file * ) ;

int( *wri

int( * readdir) ( struct inode ， struct file ， void * ， dilldir) ; int( *check_media_change) ( kdev_t dev) ;

int(*select) ( struct inode *， struct file * ， int， select_table * ) ; int( * revalidate) ( kdev_t dev) ; };

int ( * ioctl) ( struct inode * ， struct file *， unsigned int， unsigned long) ;

int( *mmap) ( struct inode * ， struct file * ， struct vm_area_struct * ) ;

int( * open) ( struct inode *， struct file *) ;

应用程序只有通过对设备文件的open、release、read、write、ioctl等才能访问字符设备和块设备。用户自己定义好 file_operaTIons结构后，编写出设备实际所需要的各操作函数，对于不需要的操作函数用NULL初始化，这些操作函数将被注册到内核，当应用程序对设备相应的设备文件进行文件操作时，内核会找到相应的操作函数，并进行调用。如果操作函数使用NULL，操作函数就进行默认处理。

对于字符设备而言，llseek( )，read( )，write()，ioctl( )，open( )，release( )这些函数是不可缺的;对于块设备，open( )，release( )，ioctl()，check_media_change( )，revalidate( )是不可缺少的。

网络设备结构体 net_device 定义在 includelinuxnetdevice.h 里，如下所示：

struct net_device

{

char name ; int (*init)(struct

net_device *dev);

unsigned short flags ; int (*open)

(struct net_device *dev);

unsigned long base_addr; int

(*stop)(struct net_device *dev)

unsigned int irq ; int

(*hard_start_x

unsigned char dev_addr; struct

net_device *dev);

unsigned char addr_len; int

(*set_mac_address)( struct net_device

unsigned long trans_start; *dev，void* addr);

……

}

定义好net_device结构体后，根据实际情况编写操作函数，其中hard_start_xmit()函数是用来发送数据的，set_mac_address()是进行网络参数设置的。

当linux初始化时将调用初始化函数int device_init( )，该函数包括以下内容：

注册所用设备。linux用设备号来标识字符设备和块设备。设备号分为主设备号和从设备号，最终形成设备接点。设备节点在访问字符设备和块设备的设备驱动程序时将使用。通常主设备号标识设备对应的驱动程序，大多数设备是“一个主设备号对应一个驱动程序”，如：虚拟控制台和串口终端由驱动程序4管理。次设备号由内核使用，用于确定设备文件所指的设备。字符设备和块设备注册时必须先定义好设备号。

字符设备注册函数如下：

int register_chrdev(unsigned int major ，const char *name， struct file_oprations *fops);

其中 major是主设备号。

由于对网络设备驱动程序的访问不需要设备节点，它的注册函数如下：

int register_netdev(struct net_device *dev)

注册设备所用的中断。中断在现代

注册中断所用的函数如下：

int request_irq (unsigned irq，void(*handler)(int，void*，struct pt_regs*)，unsigned long flags，const char*device，void* dev_id);

其中，irq是中断向量;handler是中断处理函数;flags是中断处理中的掩码;devices是设备名;dev_id是在中断共享使用的id。

当linux不使用该设备时，就要调用清除函数void_devicie_exit ( )，它同初始化函数相对应的，主要是：

注销设备，字符设备注销函数如下：

int unregister_chrdev(unsigned int major ，const char *name，　struct file_oprations *fops);

注销中断，注销中断所用的函数如下：

int free_irq (unsigned irq，void(*handler)(int，void*，struct pt_regs*)，unsigned long flags，const char*device，void* dev_id);

释放资源，模块初始化和清除函数采用module_init(device_init)，module_exit(device_exit) 形式

编写服务子程序

服务于

中断服务子程序，又称为驱动程序的下半部分。在Linux系统中。并不是直接从中断向量表中调用设备驱动程序的中断服务子程序，而是由Linux系统来接收硬件中断，再由系统调用中断服务子程序。中断可以产生在任何一个进程运行的时候，因此在中断服务程序被调用的时候。不能依赖于仟何进程的状态，也就不能调用任何与进程运行环境相关的函数。因为设备驱动程序一般支持同一类型的若干设备，所以一般在系统调用中断服务程序的时候，都带有一个或多个参数，以唯一标识请求服务的设备。

设备驱动程序的使用

直接将驱动程序编译进linux内核

将设备驱动程序复制到 linux/drive

修改linux/drivers相关的子目录的Makefile，

如obj-$(config_dev_driver) +=dev_driver.o，这样在编译内核时将会编译dev_driver.c，生成 dev_driver.o.

对内核进行重新编译时，进行相关的配置，比如要使用AT91RM9200的

Character devices -》 Serial drivers -》AT91RM9200 serial port support

将驱动程序编译成驱动模块

在设备驱动程序中要有两个重要函数：

module_init(dev_init)，module_exit(dev_exit)

利用相应的交叉编译器以及编译命令将驱动程序dev_driver.c编译成dev_driver.o 这样的动态驱动模块。利用insmod命令给系统安装驱动模块，如果在/dev目录下没有相应的设备文件，就可以使用mknod创建一个设备文件。利用 rmmod命令卸载驱动模块，设备文件的删除可以用rm命令。

结语

设备驱动程序的开发是在Linux环境中最复杂的编程任务之一 。它需要和硬件打交道，容易引起系统崩溃，而且很难调试。掌握设备驱动程序的开发技术，将使得开发嵌入式Linux的系统更为迅速和有效。