第1章Linux是一种性能优良、源码公开、多用户、多任务操作系统目前主要运用在大型服务器领域、网络处理应用和嵌入式系统。为了加强在嵌入式系统领域的优势Linux 2.6已经在内核中加入了提高中断性能和调度响应时间的改进加入了对多种微控制器的支持。1.1 驱动程序的概念设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节。在应用程序看来硬件设备只是一个设备文件应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。编写设驱动必须掌握操作系统的工作原理并对硬件设备的运行机制清楚。开发设备驱动程序必须注意代码的安全性。因为驱动程序的错误往往导致整个操作系统崩溃。另外同一个设备驱动可能被不同的进程调用所以开发设备驱动程序必须考虑并发问题的处理。1.2 Linux驱动程序模型在Linux操作系统中设备驱动程序对各种不同设备提供了一致的访问接口把设备映射为一个特殊的设备用户程序可以像对其他文件一样对此设备文件进行操作。Linux支持三类硬件设备字符设备 、块设备及网络设备。网络设备在做数据包发送和接收时直接通过接口访问不需要进行文件的操作而对字符设备和块设备的访问都需要通过文件操作界面。Linux系统为每个设备分配了一个主设备号与次设备号主设备号唯一标识了设备类型次设备号标识具体设备的实例。在驱动程序中可以用下列宏获得驱动的设备号MAJJOR(dev_t dev);MINOR(ddev_t dev);Linux 2.6内核开发了全新的设备模型它采用sysfs文件系统类似于proc文件系统的特殊文件系统用于将系统中的设备组织成层次结构并向用户模式提供详细的内核数据结构信息。Linux 2.6引入新的设备管理机制Kobject通过这个数据结构使所有设备在底层都具有统一的接口kobject提供基本的对象管理是构成Linux2.6内核设备模型的核心机构它与sysfs文件系统紧密关联每个在内核中注册的kobject对象都对应于sysfs文件系统中的一个目录。kobject通常通过kset组织成层次化的结构kset是具有相同类型的kobject的集合。struct kobject{char * k_name;char * name[KOBJ_NAME_LEN];atomic_t refcount;struct list_head entry;struct kobject * parent;struct kset * kset;struct kobj_type * ktype;struct dentry * dentry};struct kset{struct subsystem * sussys;sturct kobj_type * ktype;struct list_head list;struct kobject koj;struct kset_hotplug_ops * hotplug_ops;;};在这些内核对象机制的基础上Linux的设备模型(include/linux/device.h)包括设备结构devices、驱动结构drivers、总线结构buses、设备类结构classes几个关键组件。Linux中的任一设备在设备模型中都由一个device对象描述其对应的数据结构struct device定义为struct device{struct list_head node; //在同类设备列表中的节点struct list_head bus_list; //在总线列表中节点struct list_head driver_list;struct list_head children;struct device * parent; //父设备struct kobject kobj;char bus_id[BUS_ID_SIZE]; //父总线上的IDstruct bus_type * bus; //设备挂接的总线类型struct device_driver * driver //分配本设备的驱动void * driver_data;//私有数据void * platform_data; //平台特定数据(包括与设备相关的ACPIBIOS数据)struct dev_pm_info power;u32 power_state; //电源状态在ACPI中包括D0~D3D0表示全功能D3表示停止unsiged char * saved_state; //设备状态u32 detach_state; //设备删除时进入的状态u64 *dma_mask; //DMA掩码u64 coherent_dma_mask; //类似DMA掩码用于alloc_coherennt_mappingsstruct list_head dma_pools; //DMA池void (*release) (struct device * dev);};//注册与注销函数int device_register(struct device * dev);void device_unregister(struct device * dev);系统中的每个驱动程序由一个device_driver对象描述对应的数据结构定义为struct device_driver{char * name; //设备驱动程序的名称struct bus_type * bus; //该驱动所管理的设备挂接的总线类型struct semaphore unload_sem;struct kobject kobj; //内嵌kobject对象struct list_head devices; //该驱动所管理的设备链表头int (*probe) (struct device * dev); //指向设备探测函数探测设备是否可以被该驱动程序管理int (*remove) (struct device * dev); //用于删除设备的函数void (*shutdown) (struct device * dev); //停止设备的函数int (*suspennd) (struct device * dev, u32 state, u32 level); //挂起设备的函数int (*resume) (struct device * dev, u32 level); //恢复设备的函数};//注册与注销函数int driver_register(struct device_driver * drv);void driver_unregister(struct device_driver * drv);系统中总线由struct bus_type描述定义为struct bus_type{char * name; //总线类型的名称struct subsystem subsys; //与该总线相关的subsystemstruct kset drivers; //所有与该总线相关的驱动程序集合struct kset devices; //所有挂接在该总线上的设备集合struct bus_attribbute * bus_attrs; //总线属性struct device_attribute * dev_attrs; //设备属性struct drvier_attribute * drv_attrs; //驱动程序属性int (match) (struct device * dev, struct device_driver * drv);int (hotplug) (struct device * dev, char **ennvp, int num_envp, char *buffer, int buffer_size);int (suspend) (struct device * dev, u32 state);int (resume) (struct device * dev);};