驱动程序原理

驱动程序原理

Linux驱动程序的数据结构

驱动程序本质：接口函数(应用程序可以操作设备)

• Linux提供了统一的接口，各个设备厂商实现这个接口

• Linux如何管理所有的驱动程序呢

• 块设备和字符设备

• 内核中使用了2个全局数组存放2类驱动程序

#define MAX_CHRDEV      255
#define MAX_BLKDEV      255

struct device_struct {
     const char * name;
     struct file_operations * fops;
};

static struct device_struct chrdevs[MAX_CHRDEV];

static struct {
     const char *name;
     struct block_device_operations *bdops;
} blkdevs[MAX_BLKDEV];

驱动程序调用
int register_chrdev(unsigned int major, const char * name, struct file_operations *fops) 把厂商的接口函数fops存放到chrdevs这个数组中

• 还记得我们查看设备管理的时候看到的主设备号吗，就是数组index

设备节点如何产生

• Linux下设备也是文件，只是它们的文件属性特殊而已，应用程序通过文件名来访问设备的驱动程序。

• 这些文件我们专业点，那就是设备节点。/dev目录下

• 创建一个设备节点,一个name为mtd4的字符设备节点

mknod /dev/ mtd4 c MTD_CHAR_MAJOR 4

我们创建了一个普通的磁盘文件，没有数据，大小为0，只有文件属性，包括设备类型、主设备号、次设备号
设备节点本质上就是没有内容的文件，只有文件属性，不信你可以vim sda看看，所有文件都是空的

应用程序是如何访问设备驱动的？

例子：向nor flash的第四分区的起始位置偏移512字节写入100字节的数据

  fd = open(“/dev/mtd4”, O_RDWR);
  lseek (fd,512, SEEK_SET);
  write (fd , write_buffer, 100);
  close(fd);

• 应用程序调用Open函数，这是个系统调用函数，程序会进入内核空间调用sys_open函数

• 在sys_open，首先会根据文件路径“/dev/mtd4”找到这个文件节点，这部分工作是属于VFS（虚拟文件系统）的

• /dev/mtd4的文件属性是字符设备，于是sys_open会调用函数chrdev_open()

在这个函数里有一句话:
filp->f_op = get_chrfops(MAJOR(inode->i_rdev), MINOR(inode->i_rdev));

• get_chrfops()里面返回 chrdevs[major].fops

• Write()最终一定会调用到chrdevs[major].fops->write()；

• Read()最终一定会调用到chrdevs[major].fops->read()；

• 各种驱动程序比较特殊的功能函数都可以通过ioctl()来得到调用。

• 而次设备号也会作为参数传递给你。

参考自Linux驱动程序工作原理