电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛

标题: Linux操作系统下PCI设备驱动程序开发 03 [打印本页]

作者: samwalton 时间: 2014-2-23 13:38 标题: Linux操作系统下PCI设备驱动程序开发 03

设备的打开与释放
　　打开设备是通过调用file_operations结构中的函数open( )来完成的，它是驱动程序用来为今后的操作完成初始化准备工作的。在大部分驱动程序中，open( )通常需要完成下列工作：
　　检查设备相关错误，如设备尚未准备好等。
　　如果是第一次打开，则初始化硬件设备。
　　识别次设备号，如果有必要则更新读写操作的当前位置指针f_ops。
　　分配和填写要放在file->private_data里的数据结构。
　　使用计数增1。
　　释放设备是通过调用file_operations结构中的函数release( )来完成的，这个设备方法有时也被称为close( )，它的作用正好与open( )相反，通常要完成下列工作：
　　使用计数减1。
　　释放在file->private_data中分配的内存。
　　如果使用计算为0，则关闭设备。
　　设备的读写操作
　　字符设备的读写操作相对比较简单，直接使用函数read( )和write( )就可以了。但如果是块设备的话，则需要调用函数block_read( )和block_write( )来进行数据读写，这两个函数将向设备请求表中增加读写请求，以便Linux内核可以对请求顺序进行优化。由于是对内存缓冲区而不是直接对设备进行操作的，因此能很大程度上加快读写速度。如果内存缓冲区中没有所要读入的数据，或者需要执行写操作将数据写入设备，那么就要执行真正的数据传输，这是通过调用数据结构blk_dev_struct中的函数request_fn( )来完成的。
　　设备的控制操作
　　除了读写操作外，应用程序有时还需要对设备进行控制，这可以通过设备驱动程序中的函数ioctl( )来完成。ioctl( )的用法与具体设备密切关联，因此需要根据设备的实际情况进行具体分析。
　　设备的中断和轮询处理
　　对于不支持中断的硬件设备，读写时需要轮流查询设备状态，以便决定是否继续进行数据传输。如果设备支持中断，则可以按中断方式进行操作。
　　三、PCI驱动程序实现
　　1. 关键数据结构
　　PCI设备上有三种地址空间：PCI的I/O空间、PCI的存储空间和PCI的配置空间。CPU可以访问PCI设备上的所有地址空间，其中I/O空间和存储空间提供给设备驱动程序使用，而配置空间则由Linux内核中的PCI初始化代码使用。内核在启动时负责对所有PCI设备进行初始化，配置好所有的PCI设备，包括中断号以及I/O基址，并在文件/proc/pci中列出所有找到的PCI设备，以及这些设备的参数和属性。
　　Linux驱动程序通常使用结构（struct）来表示一种设备，而结构体中的变量则代表某一具体设备，该变量存放了与该设备相关的所有信息。好的驱动程序都应该能驱动多个同种设备，每个设备之间用次设备号进行区分，如果采用结构数据来代表所有能由该驱动程序驱动的设备，那么就可以简单地使用数组下标来表示次设备号。
　　在PCI驱动程序中，下面几个关键数据结构起着非常核心的作用：
　　pci_driver
　　这个数据结构在文件include/linux/pci.h里，这是Linux内核版本2.4之后为新型的PCI设备驱动程序所添加的，其中最主要的是用于识别设备的id_table结构，以及用于检测设备的函数probe( )和卸载设备的函数remove( )：
　　struct pci_driver {
　　struct list_head node;
　　char *name;
　　const struct pci_device_id *id_table;
　　int (*probe) (struct pci_dev *dev, const struct pci_device_id *id);
　　void (*remove) (struct pci_dev *dev);
　　int (*save_state) (struct pci_dev *dev, u32 state);
　　int (*suspend)(struct pci_dev *dev, u32 state);
　　int (*resume) (struct pci_dev *dev);
　　int (*enable_wake) (struct pci_dev *dev, u32 state, int enable);
　　};
　　pci_dev
　　这个数据结构也在文件include/linux/pci.h里，它详细描述了一个PCI设备几乎所有的硬件信息，包括厂商ID、设备ID、各种资源等：
　　struct pci_dev {
　　struct list_head global_list;
　　struct list_head bus_list;
　　struct pci_bus *bus;
　　struct pci_bus *subordinate;
　　void *sysdata;
　　struct proc_dir_entry *procent;
　　unsigned int devfn;
　　unsigned short vendor;
　　unsigned short device;
　　unsigned short subsystem_vendor;
　　unsigned short subsystem_device;
　　unsigned int class;
　　u8 hdr_type;
　　u8 rom_base_reg;
　　struct pci_driver *driver;
　　void *driver_data;
　　u64 dma_mask;
　　u32 current_state;
　　unsigned short vendor_compatible[DEVICE_COUNT_COMPATIBLE];
　　unsigned short device_compatible[DEVICE_COUNT_COMPATIBLE];
　　unsigned int irq;
　　struct resource resource[DEVICE_COUNT_RESOURCE];
　　struct resource dma_resource[DEVICE_COUNT_DMA];
　　struct resource irq_resource[DEVICE_COUNT_IRQ];
　　char name[80];
　　char slot_name[8];
　　int active;
　　int ro;
　　unsigned short regs;
　　int (*prepare)(struct pci_dev *dev);
　　int (*activate)(struct pci_dev *dev);
　　int (*deactivate)(struct pci_dev *dev);
　　};

欢迎光临电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛 (http://bbs.eccn.com/)