裝置驅動程式設計中相關問題分析

2021-06-27 01:21:47 字數 3704 閱讀 3457

1. file_operations結構體的概述

linux驅動程式中最重要的涉及3個重要的核心資料結構,分別為file_operations,file和inode。在linux中inode結構用於表示檔案,而file結構則表示開啟的檔案的描述,因為對於單個檔案而言可能會有許多個表示開啟的檔案的描述符,因而就可能會的對應有多個file結構,但是都指向單個inode結構。

在系統內部,i/o裝置的訪問操作通過特定的的入口來進行,而這組特定的入口由驅動程式來提供的。通常這組裝置驅動的介面是由結構體file_operations向系統說明的,結構體file_operations是定義在include/linux/fs.h中的。

structfile_operations {

struct module *owner;          //防止模組在使用的時候被解除安裝

loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t,int);

ssize_t (*read) (struct file *, char *,size_t, loff_t *);

ssize_t (*write) (struct file *, const char*, size_t, loff_t *);

int (*readdir) (struct file *, void *,filldir_t);

unsigned int (*poll) (struct file *, structpoll_table_struct *);

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

int (*mmap) (struct file *, structvm_area_struct *);

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

int (*flush) (struct file *);

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

int (*fsync) (struct file *, struct dentry*, int datasync);

int (*fasync) (int, struct file *, int);

int (*lock) (struct file *, int, structfile_lock *);

ssize_t (*readv) (struct file *, conststruct iovec *, unsigned long, loff_t *);

ssize_t (*writev) (struct file *, conststruct iovec *, unsigned long, loff_t *);

ssize_t (*sendpage) (struct file *, structpage *, int, size_t, loff_t *, int);

詳細分析結構體中比較重要的幾個方法:

struct module *owner;

它是乙個指向擁有這個結構的模組的指標.這個成員用來在它的操作還在被使用時阻止模組被解除安裝。

loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);

llseek方法用作改變檔案中的當前讀/寫位置, 並且新位置作為(正的)返回值。指標引數filp為進行讀取資訊的目標檔案結構體指標; loff_t 引數是乙個"long offset", 並且就算在 32位平台上也至少 64 位寬. 錯誤由乙個負返回值指示。

ssize_t (*read) (struct file * filp, char * , size_t,loff_t * );

這個函式用來從裝置中獲取資料. 在這個位置的乙個空指標導致 read 系統呼叫以 -einval("invalid argument") 失敗.乙個非負返回值代表了成功讀取的位元組數( 返回值是乙個"signed size" 型別, 常常是目標平台本地的整數型別)。

ssize_t (*write) (struct file*, const char * ,size_t,loff_t *);

傳送資料給裝置. 如果 null,-einval 返回給呼叫 write 系統呼叫的程式. 如果非負, 返回值代表成功寫的位元組數.

(注:這個操作和上面的對檔案進行讀的操作均為阻塞操作)

int (*readdir) (struct file * ,void *, filldir_t);

對於裝置檔案這個成員應當為 null; 它用來讀取目錄, 並且僅對檔案系統有用。

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

ioctl 系統呼叫提供了發出裝置特定命令的方法(例如格式化軟盤的乙個磁軌, 這不是讀也不是寫). 另外, 幾個 ioctl 命令被核心識別而不必引用 fops 表.如果裝置不提供 ioctl 方法, 對於任何未事先定義的請求(-enotty,"裝置無這樣的ioctl"), 系統呼叫返回乙個錯誤.

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

這常常是對裝置檔案進行的第乙個操作, 不要求驅動宣告乙個對應的方法. 如果這個項是 null, 裝置開啟一直成功, 但是你的驅動不會得到通知。與open()函式對應的是release()函式。

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

release ()函式當最後乙個開啟裝置的使用者程序執行close()系統呼叫的時候,核心將呼叫驅動程式release()函式:

void release(struct inode inode,struct file*file),release函式的主要任務是清理未結束的輸入輸出操作,釋放資源,使用者自定義排他標誌的復位等。在檔案結構被釋放時引用這個操作. 如同 open, release 可以為 null.

2.驅動編寫的框架

裝置驅動程式的主體一般是寫好了的。嵌入式開發人員要把驅動程式嵌入核心。驅動程式可以按照兩種方式編譯。一種是編譯進kernel,另一種是編譯成模組(modules),如果編譯進核心的話,會增加核心的大小,還要改動核心的原始檔,而且不能動態的解除安裝,不利於除錯,所以推薦使用模組方式,也可以理解為靜態載入與動態載入的方式。

在這裡可大致將驅動編寫分為以下幾個部分:

u      驅動程式的註冊和登出;

u      裝置的開啟和釋放;

u      裝置的讀寫操作;

u      裝置的控制操作;

u      裝置的中斷和輪詢處理。

3.模組的概念

模組:核心本身是很龐大的乙個結構,需要的元件很多。編譯核心時,使用者 可以把所有的**編譯進核心,但是這樣會引起兩個問題:一是核心過大;二是 當需要新增或者刪除核心時,需要重新再編譯核心,而重新編譯核心是乙個是否花費時間的工作,所以有了核心模組的概念。 模組並不編譯到核心中,編譯後存放在指定的目錄,當需要使用時動態載入。

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