面對不斷公升級的LINUX核心,如何學好核心驅動

2021-05-24 00:55:49 字數 4626 閱讀 5683

面對不斷公升級的linux核心、gnu開發工具、linux環境下的各種圖形庫,很多linux應用程式開發 人員和linux裝置驅動開發人員即興奮,又煩躁。興奮的是新的軟體軟體、工具給我提供了更強大的功能,煩躁的是適應新軟體的特性、搭建新環境是一項非常 繁瑣的事情。本文想從以下3個方面**一下「面對不斷公升級的核心,如何學習linux裝置驅動」。

核心發展的現狀及其對技術人員的影響

由於高版本核心並不完全相容低版本核心,所以核心公升級對從事linux開發的技術人員造成了一定的影響, 特別對於linux入門人員。

核心的公升級對應從事linux應用程式開發的人員來說影響較小,因為系統呼叫基本保持相容。而影響比較大 的是驅動開發人員。每次核心的更新都可以導致很多核心函式使用上的變化。其中有核心本身提供的函式,也有硬體平台**提供的函式,後者變化的更加頻繁。這 一點讓初學核心驅動的人很迷茫,因為當他們按照手裡的經典著作,如:alessandro的《linux裝置驅動程式》,編寫驅動時,發現並不能夠成功的 在你的linux平台上編譯通過、或不能正常執行。你的朋友會告訴你,你用的核心和書裡的不一致。那該怎麼辦呢?

我想從兩個方面去解釋這個問題,一方面是如何寫好linux裝置驅動,另一方面是如何應對不斷公升級的內 核。

如何寫好linux裝置驅動

linux裝置驅動是linux核心的一部分,是用來封裝硬體細節,為上層提供標準介面的一種方法。為了 能夠編寫出質量比較高的驅動,要求工程師必須具備以下幾個方面的知識:

熟悉處理器的效能

如:處理器的體系結構、組合語言、工作模式、異常處理等此項對於初學者來說,重要程度:***。也就是說 還不熟悉驅動編寫方法的情況下,可

以先不把重心放在這一項上,因為可能因為它的枯燥、抽象而影響到你對裝置驅動的興趣。

隨著你不斷的熟悉驅動的編寫,你會很自然的意識到此項的重要性。

掌握驅動目標的硬體工作原理及通訊協議

如:串列埠控制器、顯示卡控制器、硬體編譯碼、儲存卡控制器、i2c通訊、spi通訊、usb通訊、sdio 通訊、i2s通訊、pci通訊等

此項的重要程度應該不用多說了,編寫裝置驅動的前提就是知道裝置的操作方法。但不是說要把所有裝置的操作 方法都熟悉了以後才可以驅動,你只需要了解你要驅動的硬體就可以了。所有這一項對於初學者來說重要程度都是:*****。

掌握硬體的控制方法

如:中斷、輪詢、dma 通常乙個硬體控制器會有多種控制方法,你需要根據系統效能的需要合理的選擇操作方法。

此項對於初學者來說:重要程度:****。初學階段以實現功能為目的。掌握的順序應該是,輪詢-> 中斷->dma。隨著學習的深入,需要綜合考慮系統的效能需求,採取合適的方法。

良好的gnu c語言程式設計基礎

如:c語言的指標、結構體、記憶體操作、鍊錶、佇列、棧、c和彙編混合程式設計等。

這些程式設計語法是編寫裝置驅動的基礎。

此項無論對於初學者還是熟手重要程度:*****。

良好的linux作業系統概念

如:多程序、多執行緒、程序排程、程序搶占、程序上下文、虛擬記憶體、原子操作、阻塞、睡眠、同步等概念及它 們之間的關係。

這些概念及方法在裝置驅動的使用是linux裝置驅動區別微控制器程式設計的最大特點。只有理解了它們才會編寫 出高質量的驅動。

此項對於初學者來說:重要程度:***。開始可以以實現功能為目的,逐步完善自己的驅動。

掌握linux核心中裝置驅動的編寫介面

如:字元裝置的cdev、塊裝置的gendisk、網路裝置的net_device,以及基於這些基本接 口的framebuffer裝置的fb_info、mtd裝置的mtd_info、tty裝置的tty_driver、usb裝置的 usb_driver、mmc裝置的mmc_host等

linux核心為裝置驅動編寫者留下了標準的介面。驅動編寫者無需精通核心的各個部分,只需要明確核心留 給我們的介面,並實現此介面就可以了。核心流出的介面採用的是物件導向的思路,即把目標裝置看成乙個物件,通常利用乙個結構體來描述這個物件。驅動工程師 的任務就是實現這個物件。這個結構體中會包含裝置的屬性(用變數表示)和操作方法(用函式指標表示)。如:字元裝置的cdev

struct cdev ;

此項對於初學者來說:重要程度:****。開始階段可以以模仿為主,即套用一些固定的模板。

如何應對不斷公升級的核心

核心公升級對驅動的影響主要體現在,(1)驅動介面定義的變化(2)核心的一些功能函式的名稱、引數、頭文 件、巨集定義的變化(3)平台**關於硬體操作方面封裝的一些函式的變化(4)裝置模型的影響。下面**一下,如何應對這幾個方面的問題:

驅動介面定義的變化

如:2.4核心中字元裝置驅動的註冊介面是

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

而2.6核心中已經不建議使用這種方法了,改為:

int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)

又如:2.6.27核心中網絡卡介面的net_device結構成員和低版本的net_device結構成 員也發生了一些變化。

這種介面定義及註冊方法帶來的變化,發生的並不頻繁。解決方案是:參考核心中的**。這種介面定義及註冊 方法在核心中非常容易找到,如:字元裝置驅動的註冊方法及介面定義可以參照核心driver/char/目錄下的很多例項。

核心的一些功能函式的名稱、引數、標頭檔案、巨集定義的變化

如:中斷註冊函式的格式及引數在2.4核心、2.6核心低版本和高版本之間都存在差別

在2.6.8中,中斷註冊函式的定義為:

int request_irq(unsigned int irq,irqreturn_t (*handler)(int, void *, struct pt_regs *),unsigned long irq_flags,const char * devname, void *dev_id)

irq_flags的取值主要為下面的某一種或組合:

sa_interrupt、sa_sample_random、sa_shirq

在2.6.26中,中斷註冊函式的定義為:

int request_irq(unsigned int irq,irq_handler_t handler,unsigned long irqflags,const char *devname, void *dev_id)

typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *);

irq_flags的取值主要為下面的某一種或組合:(功能和2.6.8的對應)

irqf_disabled、irqf_sample_random、irqf_shared

當出現這些問題時,編譯過程中,編譯器會給我們比較明確的錯誤提示,根據這些提示你可以判斷出是否是缺少 頭問題、是否是函式引數定義有誤等。解決問題的最好辦法還是到你的目標核心中找資訊。此時找問題的方法可以借助於搜尋,如:你可以在新的核心中搜尋 request_irq,看新核心中的驅動是如何使用它的。這種方法非常有效。

平台**關於硬體操作方面封裝的一些函式的變化

核心中,硬體平台相關的**在核心更新過程中變化比較頻繁。和我們的裝置驅動也是息息相關。所以在針對一 個新核心編寫裝置驅動前,一定要熟悉你的平台**的結構。有時平台雖然提供了核心要求的介面函式,但使用起來功能卻並不完善。下面還是先舉個例子說明平台 **更新對裝置驅動的影響。

如:在linux-2.6.8核心中,呼叫set_irq_type(irq_eint0, irqt_falling);去設定s3c2410的irq_eint0的中斷觸發訊號型別,你會發現不會有什麼效果。跟蹤**發現核心的 set_irq_type函式需要平台提供乙個針對硬體平台的實現函式

static struct irqchip s3c_irqext_chip = ;

s3c_irqext_type就 是linux核心需要的實現函式而s3c_irqext_type在2.6.8中的實現為:

static int s3c_irqext_type(unsigned int irq, unsigned int type)

原來並沒有實現。而在較高版本的核心,如2.6.26核心中,這個函式是實現了的。所以你一定要小心。當 平台函式不好用時,一定要查查原因,或者直接操作硬體暫存器來達到目的。

2.6核心裝置模型對驅動的影響

在2.6核心中寫裝置驅動和在2.4核心中有著很大的不同,就是在裝置驅動中融入了比裝置驅動本身結構還 複雜,難以理解的裝置模型。初學驅動時你可以不理會裝置模型,但你會發現核心裡的驅動**基本上都是融入了裝置模型的了。所以很多時候你不得不面對現實, 還是要弄懂它,並且它也的註冊方法也會隨著核心的公升級而發生變化。解決此類問題的最好方法還是參考目標核心驅動**。

總結:

劉 洪濤,

華清遠見嵌入式學院

金牌講師

面對不斷公升級的核心,如何學習linux裝置驅動

面對不斷公升級的核心,如何學習linux裝置驅動 華清遠見嵌入式學院 www.embedu.org 劉洪濤 面對不斷公升級的 linux核心 gnu開發工具 linux環境下的各種圖形庫,很多linux應用程式開發人員和linux裝置驅動開發人員即興奮,又煩躁。興奮的是新的軟體軟體 工具給我提供了更...

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面對不斷公升級的linux核心 gnu開發工具 linux環境下的各種圖形庫,很多linux應用程式開發人員和linux裝置驅動開發人員即興奮,又煩躁。興奮的是新的軟體軟體 工具給我提供了更強大的功能,煩躁的是適應新軟體的特性 搭建新環境是一項非常繁瑣的事情。本文想從以下3個方面 一下 面對不斷公升...