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Linux设备驱动程序架构分析之MMC-SD(一)

Linux设备驱动程序架构分析之MMC/SD(一)

内核版本:3.10.1

MMC

MMC全称MultiMedia Card,由西门子公司和SanDisk公司1997年推出的多媒体记忆卡标准。MMC卡尺寸为32mm x24mm x 1.4mm,它将存贮单元和控制器一同做到了卡上,智能的控制器使得MMC保证兼容性和灵活性。

MMC卡具有MMC和SPI两种工作模式,MMC模式是默认工作模式,具有MMC的全部特性。而SPI模式则是MMC协议的一个子集,主要用于低速系统。

SD

SD卡全称Secure DigitalMemory Card,由松下、东芝和SanDisk公司于1999年8月共同开发的新一代记忆卡标准,已完全兼容MMC标准。SD卡比MMC卡多了一个进行数据著作权保护的暗号认证功能,读写速度比MMC卡快4倍。

SD卡尺寸为32mm x 24mm x2.1mm,长宽和MMC卡一样,只是比MMC卡厚了0.7mm,以容纳更大容量的存贮单元。SD卡与MMC卡保持向上兼容,也就是说,MMC卡可以被新的设有SD卡插槽的设备存取,但是SD卡却不可以被设有MMC插槽的设备存取。

SDIO

SDIO全称Secure DigitalInput and Output Card,SDIO是在SD标准上定义了一种外设接口,它使用SD的I/O接口来连接外围设备,并通过SD上的I/O数据接口与这些外围设备传输数据。现在已经有很多手持设备支持SDIO功能,而且许多SDIO外设也被开发出来,目前常见的SDIO外设有:WIFI Card、GPS Card、 Bluetooth Card等等。

eMMC

eMMC全称Embedded MultiMediaCard,是MMC协会所制定的内嵌式存储器标准规格,主要应用于智能手机和移动嵌入式产品等。eMMC是一种嵌入式非易失性存储系统,由闪存和闪存控制器两部分组成,它的一个明显优势是在封装中集成了一个闪存控制器,它采用JEDEC标准BGA封装,并采用统一闪存接口管理闪存。

eMMC结构由一个嵌入式存储解决方案组成,带有MMC接口、快闪存储设备及主控制器,所有这些由一个小型BGA封装。由于采用标准封装,eMMC也很容易升级,并不用改变硬件结构。eMMC的这种将Nand Flash芯片和控制芯片封装在一起的设计概念,就是为了简化产品内存储器的使用,客户只需要采购eMMC芯片放进产品中,不需要处理其它复杂的Nand Flash兼容性和管理问题,减少研发成本和研发周期。

下面我们以Mini2440为例,分析其SDI驱动程序。

Mini2440 MMC/SD硬件接口电路原理图如下:

从Mini2440原理图可以看出,Mini2440 SDI使用的GPE7-GPE10作为4根数据信号线,使用GPE6作为命令信号线,使用GPE5作为时钟信号线。另外,使用GPG8的外部中断功能来作SD 卡的插拨检测,使用GPH8来判断SD卡是否有写保护。

一、SDI设备的注册

先来看device注册过程,在arch/arm/mach-s3c24xx/mach-mini2440.c文件中,有如下内容:

这里定义了Mini2440所有的platform device,这里,我们要关注的是s3c_device_sdi,它是Mini2440的SDI控制器。

s3c_device_sdi定义在arch/arm/plat-samsung/devs.c文件中:

回忆一下platform_device定义在include/linux/platform_device.h文件中:其中,s3c_sdi_resource定义在arch/arm/plat-samsung/devs.c文件中:struct resource定义在include/linux/ioport.h文件中:

Linux设备驱动程序举例

Linux设备驱动程序设计实例2007-03-03 23:09 Linux系统中,设备驱动程序是操作系统内核的重要组成部分,在与硬件设备之间 建立了标准的抽象接口。通过这个接口,用户可以像处理普通文件一样,对硬件设 备进行打开(open)、关闭(close)、读写(read/write)等操作。通过分析和设计设 备驱动程序,可以深入理解Linux系统和进行系统开发。本文通过一个简单的例子 来说明设备驱动程序的设计。 1、程序清单 //MyDev.c 2000年2月7日编写 #ifndef __KERNEL__ #define __KERNEL__//按内核模块编译 #endif #ifndef MODULE #define MODULE//设备驱动程序模块编译 #endif #define DEVICE_NAME "MyDev" #define OPENSPK 1 #define CLOSESPK 2 //必要的头文件 #include //同kernel.h,最基本的内核模块头文件 #include //同module.h,最基本的内核模块头文件 #include //这里包含了进行正确性检查的宏 #include //文件系统所必需的头文件 #include //这里包含了内核空间与用户空间进行数据交换时的函数宏 #include //I/O访问 int my_major=0; //主设备号 static int Device_Open=0; static char Message[]="This is from device driver"; char *Message_Ptr; int my_open(struct inode *inode, struct file *file) {//每当应用程序用open打开设备时,此函数被调用 printk ("\ndevice_open(%p,%p)\n", inode, file); if (Device_Open) return -EBUSY;//同时只能由一个应用程序打开 Device_Open++; MOD_INC_USE_COUNT;//设备打开期间禁止卸载 return 0; } static void my_release(struct inode *inode, struct file *file)

linux驱动程序的编写

linux驱动程序的编写 一、实验目的 1.掌握linux驱动程序的编写方法 2.掌握驱动程序动态模块的调试方法 3.掌握驱动程序填加到内核的方法 二、实验内容 1. 学习linux驱动程序的编写流程 2. 学习驱动程序动态模块的调试方法 3. 学习驱动程序填加到内核的流程 三、实验设备 PentiumII以上的PC机,LINUX操作系统,EL-ARM860实验箱 四、linux的驱动程序的编写 嵌入式应用对成本和实时性比较敏感,而对linux的应用主要体现在对硬件的驱动程序的编写和上层应用程序的开发上。 嵌入式linux驱动程序的基本结构和标准Linux的结构基本一致,也支持模块化模式,所以,大部分驱动程序编成模块化形式,而且,要求可以在不同的体系结构上安装。linux是可以支持模块化模式的,但由于嵌入式应用是针对具体的应用,所以,一般不采用该模式,而是把驱动程序直接编译进内核之中。但是这种模式是调试驱动模块的极佳方法。 系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口,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,这样在应用程序看来,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。同时,设备驱动程序是内核的一部分,它完成以下的功能:对设备初始化和释放;把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据;读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据;检测和处理设备出现的错误。在linux操作系统下有字符设备和块设备,网络设备三类主要的设备文件类型。 字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读写请求时,实际的硬件I/O一般就紧接着发生了;块设备利用一块系统内存作为缓冲区,当用户进程对设备请求满足用户要求时,就返回请求的数据。块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的,以免耗费过多的CPU时间来等待。 1 字符设备驱动结构 Linux字符设备驱动的关键数据结构是cdev和file_operations结构体。

Linux驱动程序工作原理简介

Linux驱动程序工作原理简介 一、linux驱动程序的数据结构 (1) 二、设备节点如何产生? (2) 三、应用程序是如何访问设备驱动程序的? (2) 四、为什么要有设备文件系统? (3) 五、设备文件系统如何实现? (4) 六、如何使用设备文件系统? (4) 七、具体设备驱动程序分析 (5) 1、驱动程序初始化时,要注册设备节点,创建子设备文件 (5) 2、驱动程序卸载时要注销设备节点,删除设备文件 (7) 参考书目 (8) 一、linux驱动程序的数据结构 设备驱动程序实质上是提供一组供应用程序操作设备的接口函数。 各种设备由于功能不同,驱动程序提供的函数接口也不相同,但linux为了能够统一管理,规定了linux下设备驱动程序必须使用统一的接口函数file_operations 。 所以,一种设备的驱动程序主要内容就是提供这样的一组file_operations 接口函数。 那么,linux是如何管理种类繁多的设备驱动程序呢? linux下设备大体分为块设备和字符设备两类。 内核中用2个全局数组存放这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]; //此处说明一下,struct block_device_operations是块设备驱动程序内部的接口函数,上层文件系统还是通过struct file_operations访问的。

linux设备驱动中常用函数

Linux2.6设备驱动常用的接口函数(一) ----字符设备 刚开始,学习linux驱动,觉得linux驱动很难,有字符设备,块设备,网络设备,针对每一种设备其接口函数,驱动的架构都不一样。这么多函数,要每一个的熟悉,那可多难啦!可后来发现linux驱动有很多规律可循,驱动的基本框架都差不多,再就是一些通用的模块。 基本的架构里包括:加载,卸载,常用的读写,打开,关闭,这是那种那基本的咯。利用这些基本的功能,当然无法实现一个系统。比方说:当多个执行单元对资源进行访问时,会引发竞态;当执行单元获取不到资源时,它是阻塞还是非阻塞?当突然间来了中断,该怎么办?还有内存管理,异步通知。而linux 针对这些问题提供了一系列的接口函数和模板框架。这样,在实际驱动设计中,根据具体的要求,选择不同的模块来实现其功能需求。 觉得能熟练理解,运用这些函数,是写号linux设备驱动的第一步。因为是设备驱动,是与最底层的设备打交道,就必须要熟悉底层设备的一些特性,例如字符设备,块设备等。系统提供的接口函数,功能模块就像是工具,能够根据不同的底层设备的的一些特性,选择不同的工具,方能在linux驱动中游刃有余。 最后就是调试,这可是最头疼的事。在调试过程中,总会遇到这样,那样的问题。怎样能更快,更好的发现并解决这些问题,就是一个人的道行咯!我个人觉得: 发现问题比解决问题更难! 时好时坏的东西,最纠结! 看得见的错误比看不见的错误好解决! 一:Fops结构体中函数: ①ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *); 用来从设备中获取数据. 在这个位置的一个空指针导致 read 系统调用以-EINVAL("Invalid argument") 失败. 一个非负返回值代表了成功读取的字节数( 返回值是一个 "signed size" 类型, 常常是目标平台本地的整数类型). ②ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *); 发送数据给设备. 如果 NULL, -EINVAL 返回给调用 write 系统调用的程序. 如果非负, 返回值代表成功写的字节数 ③loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); llseek 方法用作改变文件中的当前读/写位置, 并且新位置作为(正的)返回值. loff_t 参数是一个"long offset", 并且就算在 32位平台上也至少 64 位宽. 错误由一个负返回值指示. 如果这个函数指针是 NULL, seek 调用会以潜在地无法预知的方式修改 file 结构中的位置计数器( 在"file 结构" 一节中描述). ④int (*open) (struct inode *, struct file *);

LINUX字符设备驱动编写基本流程

---简介 Linux下的MISC简单字符设备驱动虽然使用简单,但却不灵活。 只能建立主设备号为10的设备文件。字符设备比较容易理解,同时也能够满足大多数简 单的硬件设备,字符设备通过文件系统中的名字来读取。这些名字就是文件系统中的特 殊文件或者称为设备文件、文件系统的简单结点,一般位于/dev/目录下使用ls进行查 看会显示以C开头证明这是字符设备文件crw--w---- 1 root tty 4, 0 4月 14 11:05 tty0。 第一个数字是主设备号,第二个数字是次设备号。 ---分配和释放设备编号 1)在建立字符设备驱动时首先要获取设备号,为此目的的必要的函数是 register_chrdev_region,在linux/fs.h中声明:int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name);first是你想 要分配的起始设备编号,first的次编号通常是0,count是你请求的连续设备编号的 总数。count如果太大会溢出到下一个主设备号中。name是设备的名字,他会出现在 /proc/devices 和sysfs中。操作成功返回0,如果失败会返回一个负的错误码。 2)如果明确知道设备号可用那么上一个方法可行,否则我们可以使用内核动态分配的设 备号int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor,unsigned int count, char *name);dev是个只输出的参数,firstminor请求的第一个要用的次编号, count和name的作用如上1)对于新驱动,最好的方法是进行动态分配 3)释放设备号,void unregister_chrdev_region(dev_t first unsigned int count); ---文件操作file_operations结构体,内部连接了多个设备具体操作函数。该变量内部 的函数指针指向驱动程序中的具体操作,没有对应动作的指针设置为NULL。 1)fops的第一个成员是struct module *owner 通常都是设置成THIS_MODULE。 linux/module.h中定义的宏。用来在他的操作还在被使用时阻止模块被卸载。 2)loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);该方法用以改变文件中的当前读/ 写位置 返回新位置。 3)ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);该函数用 以从设备文件 中读取数据,读取成功返回读取的字节数。

linux 驱动程序开发

1 什么是驱动 a)裸板驱动 b)有系统驱动linux 将驱动封装了一套框架(每个驱动) c)大量和硬件无关的代码已写好只需要编程实现和硬件相关的代码 d)难点:框架的理解代码的理解 e)需要三方面的知识: i.硬件相关的知识 1.电路原理图 2.芯片的数据手册 3.总线协议rs232 i2c等 ii.内核的知识 1.内核驱动属于内核的一部分,它运行在内核态需要对内核知识有了解 2.内存管理 3.解决竞争状态(如上锁) 4.。。。 iii.驱动框架的知识 1.内核中已经实现了大量硬件驱动完成了驱动的框架编程只需要根据硬 件进行添加 2 搭建linux驱动开发工具 a)安装交叉编译环境 i.arm-linux-gcc uboot PATH b)移植uboot c)移植内核 d)制作根文件系统然后通过nfs方式让开发板可以加载 3 内核驱动开发的基本知识 a)如何学驱动编程? i.最好的老师就是内核源码(没有man 功能) 1.要是用某个函数就去查看某个函数的定义注释 2.查看内核中其他模块儿时如何使用该函数的 3.专业书籍: a)内核开发:linux内核的设计与实现机械工程出版社 b)驱动开发:圣经级别的-LDD3:LINUX DEVICE c)操作性别叫强的:精通linux设备驱动程序开发

关于linux内核: 1)linux内核中所使用的函数都是自身实现的它肯定不会调用c库中的函数 2)linux中代码绝大多数代码时gun c语言完成的不是标准c语言可以理解为标c的扩展版和少部分汇编 需要注意的问题: 1)内核态不能做浮点数运算 2)用户空间的每个进程都有独立的0-3G的虚拟空间 多个进程共享同一个内核 内核使用的地址空间为3G-4G 3)每个线程有独立的栈空间 4 写一个最简单的内核模块儿(因为驱动时内核的一个模块套路都一样) a)几个宏 i.__FUNCTION__:展开为所在函数的名称 ii.__LINE__:展开为printk所在的行号 iii.__DATE__:展开为编译程序的日期 b)通用头文件 i.#include ii.#include c)没有main函数 然后写一个makefile 其中:obj -m +=helloworld.o -m表示生成模块儿 make -C 内核路径编译对象路径modules(固定表示模块儿) 例子:make -C /home/changjian/dirver/kernel M=$(PWD) modules 报错:如taints kernel(污染内核)因为写的驱动没有声明license 因为linux为开源所以写的驱动也必须声明为开源可以在程序里加入:MODULE_LICENSE(“GPL”);声明为开源 模块儿驱动开发 1、模块儿参数 a)内核中安装模块时也可以传递参数 i.insmod xx.ko var=123 b)模块参数的使用方法 i.首先在模块中定义全局变量 ii.然后使用module_param 或者module_param_array来修饰该变量 这样一个普通的全局变量就变成可以安装模块时传递参数的模块参数 module_param(name,type,perm) name:变量名称 type: name的类型(不包括数组) perm:权限类型rwxr-x 等类型内核做了相关的宏定义形如efine S_IRWXG 表示r w x g(同组) module_param_array(name,type,nump,perm)将某个数组声明为模块 参数

Linux设备驱动程序说明介绍

Linux设备驱动程序简介 Linux是Unix操作系统的一种变种,在Linux下编写驱动程序的原理和思想完全类似于其他的Unix系统,但它dos或window环境下的驱动程序有很大的区别。在Linux环境下设计驱动程序,思想简洁,操作方便,功能也很强大,但是支持函数少,只能依赖kernel 中的函数,有些常用的操作要自己来编写,而且调试也不方便。本人这几周来为实验室自行研制的一块多媒体卡编制了驱动程序,获得了一些经验,愿与Linux fans共享,有不当之处,请予指正。 以下的一些文字主要来源于khg,johnsonm的Write linux device driver,Brennan's Guide to Inline Assembly,The Linux A-Z,还有清华BBS上的有关device driver的一些资料. 这些资料有的已经过时,有的还有一些错误,我依据自己的试验结果进行了修正. 一、Linux device driver 的概念 系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口,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,这样在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件,应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作.设备驱动程序是内核的一部分,它完成以下的功能: 1.对设备初始化和释放. 2.把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据. 3.读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据. 4.检测和处理设备出现的错误. 在Linux操作系统下有两类主要的设备文件类型,一种是字符设备,另一种是块设备.字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读/写请求时,实际的硬件I/O一般就紧接着发生了,块设备则不然,它利用一块系统内存作缓冲区,当用户进程对设备请求能满足用户的要求,就返回请求的数据,如果不能,就调用请求函数来进行实际的I/O操作.块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的,以免耗费过多的CPU时间来等待. 已经提到,用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道.每个设备文件都都有其文件属性(c/b),表示是字符设备还蔤强樯璞?另外每个文件都有两个设备号,第一个是主设备号,标识驱动程序,第二个是从设备号,标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备,比如有两个软盘,就可以用从设备号来区分他们.设备文件的的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致,否则用户进程将无法访问到驱动程序. 最后必须提到的是,在用户进程调用驱动程序时,系统进入核心态,这时不再是抢先式调度.也就是说,系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作.如果你的驱动程序陷入死循环,不幸的是你只有重新启动机器了,然后就是漫长的fsck. 读/写时,它首先察看缓冲区的内容,如果缓冲区的数据 如何编写Linux操作系统下的设备驱动程序 二、实例剖析 我们来写一个最简单的字符设备驱动程序。虽然它什么也不做,但是通过它可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理.把下面的C代码输入机器,你就会获得一个真正的设备驱动程序.不过我的kernel是2.0.34,在低版本的kernel上可能会出现问题,我还没测试过. [code]#define __NO_VERSION__

Linux设备驱动程序学习(18)-USB 驱动程序(三)

Linux设备驱动程序学习(18)-USB 驱动程序(三) (2009-07-14 11:45) 分类:Linux设备驱动程序 USB urb (USB request block) 内核使用2.6.29.4 USB 设备驱动代码通过urb和所有的 USB 设备通讯。urb用 struct urb 结构描述(include/linux/usb.h )。 urb以一种异步的方式同一个特定USB设备的特定端点发送或接受数据。一个USB 设备驱动可根据驱动的需要,分配多个 urb 给一个端点或重用单个 urb 给多个不同的端点。设备中的每个端点都处理一个 urb 队列, 所以多个 urb 可在队列清空之前被发送到相同的端点。 一个 urb 的典型生命循环如下: (1)被创建; (2)被分配给一个特定 USB 设备的特定端点; (3)被提交给 USB 核心; (4)被 USB 核心提交给特定设备的特定 USB 主机控制器驱动; (5)被 USB 主机控制器驱动处理, 并传送到设备; (6)以上操作完成后,USB主机控制器驱动通知 USB 设备驱动。 urb 也可被提交它的驱动在任何时间取消;如果设备被移除,urb 可以被USB 核心取消。urb 被动态创建并包含一个内部引用计数,使它们可以在最后一个用户释放它们时被自动释放。 struct urb

struct list_head urb_list;/* list head for use by the urb's * current owner */ struct list_head anchor_list;/* the URB may be anchored */ struct usb_anchor *anchor; struct usb_device *dev;/* 指向这个 urb 要发送的目标 struct usb_device 的指针,这个变量必须在这个 urb 被发送到 USB 核心之前被USB 驱动初始化.*/ struct usb_host_endpoint *ep;/* (internal) pointer to endpoint */ unsigned int pipe;/* 这个 urb 所要发送到的特定struct usb_device 的端点消息,这个变量必须在这个 urb 被发送到 USB 核心之前被 USB 驱动初始化.必须由下面的函数生成*/ int status;/*当 urb开始由 USB 核心处理或处理结束, 这个变量被设置为 urb 的当前状态. USB 驱动可安全访问这个变量的唯一时间是在 urb 结束处理例程函数中. 这个限制是为防止竞态. 对于等时 urb, 在这个变量中成功值(0)只表示这个 urb 是否已被去链. 为获得等时 urb 的详细状态, 应当检查 iso_frame_desc 变量. */ unsigned int transfer_flags;/* 传输设置*/ void*transfer_buffer;/* 指向用于发送数据到设备(OUT urb)或者从设备接收数据(IN urb)的缓冲区指针。为了主机控制器驱动正确访问这个缓冲, 它必须使用 kmalloc 调用来创建, 不是在堆栈或者静态内存中。对控制端点, 这个缓冲区用于数据中转*/ dma_addr_t transfer_dma;/* 用于以 DMA 方式传送数据到 USB 设备的缓冲区*/ int transfer_buffer_length;/* transfer_buffer 或者 transfer_dma 变量指向的缓冲区大小。如果这是 0, 传送缓冲没有被 USB 核心所使用。对于一个 OUT 端点, 如果这个端点大小比这个变量指定的值小, 对这个USB 设备的传输将被分成更小的块,以正确地传送数据。这种大的传送以连续的 USB 帧进行。在一个 urb 中提交一个大块数据, 并且使 USB 主机控制器去划分为更小的块, 比以连续地顺序发送小缓冲的速度快得多*/

Linux设备驱动程序简介

第一章Linux设备驱动程序简介 Linux Kernel 系统架构图 一、驱动程序的特点 ?是应用和硬件设备之间的一个软件层。 ?这个软件层一般在内核中实现 ?设备驱动程序的作用在于提供机制,而不是提供策略,编写访问硬件的内核代码时不要给用户强加任何策略 o机制:驱动程序能实现什么功能。 o策略:用户如何使用这些功能。 二、设备驱动分类和内核模块 ?设备驱动类型。Linux 系统将设备驱动分成三种类型 o字符设备 o块设备 o网络设备 ?内核模块:内核模块是内核提供的一种可以动态加载功能单元来扩展内核功能的机制,类似于软件中的插件机制。这种功能单元叫内核模块。 ?通常为每个驱动创建一个不同的模块,而不在一个模块中实现多个设备驱动,从而实现良好的伸缩性和扩展性。 三、字符设备 ?字符设备是个能够象字节流<比如文件)一样访问的设备,由字符设备驱动程序来实现这种特性。通过/dev下的字符设备文件来访问。字符设备驱动程序通常至少需要实现 open、close、read 和 write 等系统调用 所对应的对该硬件进行操作的功能函数。 ?应用程序调用system call<系统调用),例如:read、write,将会导致操作系统执行上层功能组件的代码,这些代码会处理内核的一些内部 事务,为操作硬件做好准备,然后就会调用驱动程序中实现的对硬件进 行物理操作的函数,从而完成对硬件的驱动,然后返回操作系统上层功 能组件的代码,做好内核内部的善后事务,最后返回应用程序。 ?由于应用程序必须使用/dev目录下的设备文件<参见open调用的第1个参数),所以该设备文件必须事先创建。谁创建设备文件呢? ?大多数字符设备是个只能顺序访问的数据通道,不能前后移动访问指针,这点和文件不同。比如串口驱动,只能顺序的读写设备。然而,也 存在和数据区或者文件特性类似的字符设备,访问它们时可前后移动访

如何实现Linux设备驱动模型

文库资料?2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 如何实现Linux 设备驱动模型 设备驱动模型,对系统的所有设备和驱动进行了抽象,形成了复杂的设备树型结构,采用面向对象的方法,抽象出了device 设备、driver 驱动、bus 总线和class 类等概念,所有已经注册的设备和驱动都挂在总线上,总线来完成设备和驱动之间的匹配。总线、设备、驱动以及类之间的关系错综复杂,在Linux 内核中通过kobject 、kset 和subsys 来进行管理,驱动编写可以忽略这些管理机制的具体实现。 设备驱动模型的内部结构还在不停的发生改变,如device 、driver 、bus 等数据结构在不同版本都有差异,但是基于设备驱动模型编程的结构基本还是统一的。 Linux 设备驱动模型是Linux 驱动编程的高级内容,这一节只对device 、driver 等这些基本概念作介绍,便于阅读和理解内核中的代码。实际上,具体驱动也不会孤立的使用这些概念,这些概念都融合在更高层的驱动子系统中。对于大多数读者可以忽略这一节内容。 1.1.1 设备 在Linux 设备驱动模型中,底层用device 结构来描述所管理的设备。device 结构在文件中定义,如程序清单错误!文档中没有指定样式的文字。.1所示。 程序清单错误!文档中没有指定样式的文字。.1 device 数据结构定义 struct device { struct device *parent; /* 父设备 */ struct device_private *p; /* 设备的私有数据 */ struct kobject kobj; /* 设备的kobject 对象 */ const char *init_name; /*设备的初始名字 */ struct device_type *type; /* 设备类型 */ struct mutex mutex; /*同步驱动的互斥信号量 */ struct bus_type *bus; /*设备所在的总线类型 */ struct device_driver *driver; /*管理该设备的驱动程序 */ void *platform_data; /*平台相关的数据 */ struct dev_pm_info power; /* 电源管理 */ #ifdef CONFIG_NUMA int numa_node; /*设备接近的非一致性存储结构 */ #endif u64 *dma_mask; /* DMA 掩码 */ u64 coherent_dma_mask; /*设备一致性的DMA 掩码 */ struct device_dma_parameters *dma_parms; /* DMA 参数 */ struct list_head dma_pools; /* DMA 缓冲池 */ struct dma_coherent_mem *dma_mem; /* DMA 一致性内存 */ /*体系结构相关的附加项*/ struct dev_archdata archdata; /* 体系结构相关的数据 */ #ifdef CONFIG_OF

手把手要教你编写Linux设备驱动程序

如何编写Linux设备驱动程序 Linux是Unix操作系统的一种变种,在Linux下编写驱动程序的原理和思想完全类似于其他的Unix系统,但它dos或window环境下的驱动程序有很大的区别。在Linux环境下设计驱动程序,思想简洁,操作方便,功能也很强大,但是支持函数少,只能依赖kernel中的函数,有些常用的操作要自己来编写,而且调试也不方便。 以下的一些文字主要来源于khg,johnsonm的Write linux device driver,Brennan's Guide to Inline Assembly,The Linux A-Z,还有清华BBS上的有关device driver的一些资料。 一、Linux device driver 的概念 系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口,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,这样在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件,应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分,它完成以下的功能: 1。对设备初始化和释放。 2。把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据。 3。读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据。 4。检测和处理设备出现的错误。 在Linux操作系统下有三类主要的设备文件类型,一是字符设备,二是块设备,三是网络设备。字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读/写请求时,实际的硬件I/O一般就紧接着发生了,块设备则不然,它利用一块系统内存作缓冲区,当用户进程对设备请求能满足用户的要求,就返回请求的数据,如果不能,就调用请求函数来进行实际的I/O操作。块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的,以免耗费过多的CPU时间来等待。 已经提到,用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道。每个设备文件都都有其文件属性(c/b),表示是字符设备还是块设备?另外每个文件都有两个设备号,第一个是主设备号,标识驱动程序,第二个是从设备号,标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备,比如有两个软盘,就可以用从设备号来区分他

从零开始搭建Linux驱动开发环境

参考: 韦东山视频第10课第一节内核启动流程分析之编译体验 第11课第三节构建根文件系统之busybox 第11课第四节构建根文件系统之构建根文件系统韦东山书籍《嵌入式linux应用开发完全手册》 其他《linux设备驱动程序》第三版 平台: JZ2440、mini2440或TQ2440 交叉网线和miniUSB PC机(windows系统和Vmware下的ubuntu12.04) 一、交叉编译环境的选型 具体的安装交叉编译工具,网上很多资料都有,我的那篇《arm-linux- gcc交叉环境相关知识》也有介绍,这里我只是想提示大家:构建跟文件系统中所用到的lib库一定要是本系统Ubuntu中的交叉编译环境arm-linux- gcc中的。即如果电脑ubuntu中的交叉编译环境为arm-linux-

二、主机、开发板和虚拟机要三者互通 w IP v2.0》一文中有详细的操作步骤,不再赘述。 linux 2.6.22.6_jz2440.patch组合而来,具体操作: 1. 解压缩内核和其补丁包 tar xjvf linux-2.6.22.6.tar.bz2 # 解压内核 tar xjvf linux-2.6.22.6_jz2440.tar.bz2 # 解压补丁

cd linux_2.6.22.6 patch –p1 < ../linux-2.6.22.6_jz2440.patch 3. 配置 在内核目录下执行make 2410_defconfig生成配置菜单,至于怎么配置,《嵌入式linux应用开发完全手册》有详细介绍。 4. 生成uImage make uImage 四、移植busybox 在我们的根文件系统中的/bin和/sbin目录下有各种命令的应用程序,而这些程序在嵌入式系统中都是通过busybox来构建的,每一个命令实际上都是一个指向bu sybox的链接,busybox通过传入的参数来决定进行何种命令操作。 1)配置busybox 解压busybox-1.7.0,然后进入该目录,使用make menuconfig进行配置。这里我们这配置两项 一是在编译选项选择动态库编译,当然你也可以选择静态,不过那样构建的根文件系统会比动态编译的的大。 ->Busybox Settings ->Build Options

怎样写linux下的USB设备驱动程序

怎样写linux下的USB设备驱动程序 发布时间:2007年11月19日 引言 随着人们生活水平的提高,我们用到的USB设备也越来越多,但是Linux在硬件配置上仍然没有做到完全即插即用,对于Linux怎样配置和使用他们,也越来越成为困扰我们的一大问题;本文的目地是使大家了解怎样编制USB设备驱动,为更好地配置和使用USB设备提供方便;对于希望开发Linux系统下USB设备驱动的人员,也可作为进一步学习USB驱动的大体架构进而编写出特殊USB设备的驱动程序。 USB基础知识 USB是英文Universal Serial Bus的缩写,意为通用串行总线。USB最初是为了替代许多不同的低速总线(包括并行、串行和键盘连接)而设计的,它以单一类型的总线连接各种不同的类型的设备。USB的发展已经超越了这些低速的连接方式,它现在可以支持几乎所有可以连接到PC上的设备。最新的USB规范修订了理论上高达480Mbps的高速连接。Linux内核支持两种主要类型的USB驱动程序:宿主系统上的驱动程序和设备上的驱动程序,从宿主的观点来看(一个普通的宿主也就是一个PC机),宿主系统的USB设备驱动程序控制插入其中的USB设备,而USB设备的驱动程序控制该设备如何作为一个USB设备和主机通信。本文将详细介绍运行于PC机上的USB系统是如何运作的。并同时用USB驱动程序的框架程序当例子作详细的说明,我们在此文中不讨论USB器件的驱动程序。 USB驱动程序基础 在动手写USB驱动程序这前,让我们先看看写的USB驱动程序在内核中的结构,如下图: USB驱动程序存在于不同的内核子系统和USB硬件控制器之间,USB核心为USB驱动程序提供了一个用于访问和控制USB硬件的接口,而不必考虑系统当前存在的各种不同类型的USB硬件控制器。USB是一个非常复杂的设备,linux内核为我们提供了一个称为USB的核心的子系统来处理大部分的复杂性,USB

linux设备驱动

Linux设备驱动 操作系统的目的之一就是将系统硬件设备细节从用户视线中隐藏起来。例如虚拟文件系统对各种类型已安装的文件系统提供了统一的视图而屏蔽了具体底层细节。本章将描叙Linux核心对系统中物理设备的管理。 CPU并不是系统中唯一的智能设备,每个物理设备都拥有自己的控制器。键盘、鼠标和串行口由一个高级I/O芯片统一管理,IDE控制器控制IDE硬盘而SCSI控制器控制SCSI硬盘等等。每个硬件控制器都有各自的控制和状态寄存器(CSR)并且各不相同。例如Adaptec 2940 SCSI控制器的CSR与NCR 810 SCSI控制器完全不一样。这些CSR被用来启动和停止,初始化设备及对设备进行诊断。在Linux中管理硬件设备控制器的代码并没有放置在每个应用程序中而是由内核统一管理。这些处理和管理硬件控制器的软件就是设备驱动。Linux 核心设备驱动是一组运行在特权级上的内存驻留底层硬件处理共享库。正是它们负责管理各个设备。 设备驱动的一个基本特征是设备处理的抽象概念。所有硬件设备都被看成普通文件;可以通过和操纵普通文件相同的标准系统调用来打开、关闭、读取和写入设备。系统中每个设备都用一种特殊的设备相关文件来表示(device special file),例如系统中第一个IDE硬盘被表示成/dev/hda。块(磁盘)设备和字符设备的设备相关文件可以通过mknod命令来创建,并使用主从设备号来描叙此设备。网络设备也用设备相关文件来表示,但Linux寻找和初始化网络设备时才建立这种文件。由同一个设备驱动控制的所有设备具有相同的主设备号。从设备号则被用来区分具有相同主设备号且由相同设备驱动控制的不同设备。例如主IDE硬盘的每个分区的从设备号都不相同。如/dev/hda2表示主IDE 硬盘的主设备号为3而从设备号为2。Linux通过使用主从设备号将包含在系统调用中的(如将一个文件系统mount到一个块设备)设备相关文件映射到设备的设备驱动以及大量系统表格中,如字符设备表,chrdevs。 Linux支持三类硬件设备:字符、块及网络设备。字符设备指那些无需缓冲直接读写的设备,如系统的串口设备/dev/cua0和/dev/cua1。块设备则仅能以块为单位读写,典型的块大小为512或1024字节。块设备的存取是通过

linux驱动程序实验报告

字符设备驱动程序 实验报告 院系名称: 学生姓名: 学号: 专业名称: 班级: 年月日至时间: 年月日

实验题目字符设备驱动程序 一、实验目的 通过编写一个简单的C语言字符设备驱动程序,来加深对上次的内存管理实验的复习,以及对本次学习的字符设备驱动的应用。 二、实验内容 编写一个字符设备驱动程序,以内核模块的形式插入内核,编译方法与内核编译方法一致。创建设备节点,然后通过编写一个测试程序,输出“hello world!”。 三、实验步骤 ①用C语言编写一个字符设备驱动程序; ②编译,链接,将程序插入内核模块中; ③创建设备节点,编写测试程序,运行输出“hello world”。 四、调试以及运行过程 因为用的是学校的电脑,在运行时,就出现错误。开始是怎么都插不进去模块。最后发现原来是makefile文件开始用小写,后来改成Makefile,,竟然对了。虽然最后显示内核模块插入了,但是无法进行编译,总是显示,无法正常运行。最后,把代码拷进同学电脑里,对了。才发现,有时要相信自己,换一个位置去试,就会发现惊喜。 五、心得体会 对于程序,我们要多练,才能懂得其真正的用处在哪里。没有编写程序运行前只知道一点皮毛,真正操作后才会受益匪浅。通过编写字符设备驱动程序,我知道了当我们不会写代码时,可以先试着把别人的类似代码敲一遍,然后找出那种属于自己的感觉,理解清楚别人的思想,然后根据需要编写属于自己的代码。 六、源代码 1.字符设备驱动程序 #include #include #include #include #include MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("Helight"); //定义主设备号与次设备号 #define DP_MAJOR 250 #define DP_MINOR 0

《LINUX设备驱动程序》阅读笔记全十八章

《LINUX设备驱动程序》阅读笔记 目录 第1章:设备驱动程序简介 (1) 第2章:构造和运行模块 (1) 第3章:字符设备驱动程序 (1) 第4章:调试技术 (2) 第5章:并发和竞态 (2) 第6章:高级字符驱动程序操作 (3) 第7章:时间、延迟及延缓操作 (3) 第8章:分配内存 (3) 第9章:与硬件通信 (4) 第10章:中断处理 (4) 第11章:内核的数据类型 (4) 第12章:PCI 驱动程序 (5) 第13章:USB 驱动程序 (5) 第14章:Linux 设备模型 (5) 第15章:内存映射和 DMA (5) 第16章:块设备驱动程序 (6) 第17章:网络驱动程序 (6) 第18章:TTY 驱动程序 (6) 第1章:设备驱动程序简介 1、“通常,设备驱动程序就是这个进入Linux内核世界的大门”,“设备驱动程序在Linux 内核中扮演着特殊的角色,它们是一个个独立的黑盒子,使某个特定硬件响应一个定义良好的内部编程接口,这些接口完全隐藏了设备的工作细节。用户的操作通过一组标准化的调用执行,而这些调用独立于特定的驱动程序”。 2、Linux系统将设备分成三种基本类型:字符设备、块设备和网络设备。 第2章:构造和运行模块 1、“内核黑客通常拥有一个‘牺牲用的’系统,用于测试新的代码”。 2、模块在被使用之前需要注册,而退出时要仔细撤销初始化函数所做的一切。驱动模块只能调用由内核导出的那些函数。 3、公共内核符号表中包含了所有的全局内核项(即函数和变量)的地址。当模块被装入内核后,它所导出的任何符号都会变成内核符号表的一部分。 第3章:字符设备驱动程序 第一节-主设备号和次设备号。对字符设备的访问都是通过文件系统内的设备名称进行的。通常而言,主设备号标识设备对应的驱动程序,而次设备号用于正确确定设备文件所指的设备。对应的数据结构为dev_t 类型。分配设备号使用函数alloc_chrdev_region() ,释放就使用unregister_chrdev_region() 函数。 第二节-一些重要的数据结构。大部分基本的驱动程序的操作都要涉及到三个重要的内

Linux驱动程序入门教程

Linux驱动程序入门教程—Hello World 1、引言 记得在学习VC++和C语言的时候,一开始都会以一个HELLO WORLD的例子作为演示,将学者逐渐引入殿堂,这个几乎成了计算机编程语言学习必经的一个入门之路。 当然,在学习linux编程的时候也是这样,下面的例子应该是再熟悉不过了: 首先用VI编写一个C程序:vi hello.c #include "stdio.h" int main() { printf("hello world!!!\n"); return 0; } 接着用GCC进行编译:gcc -o hello hello.c 最后运行该程序:./hello 在终端上你会看到:hello world!!! 上面的是在操作系统基础上进行的用户应用程序的开发。然而对于linux驱动程序的开发是绝然不同的,因为驱动程序的开发是运行在内核空间的,而应用程序是运行在用户空间的。虽然hello world是一个简单得不能再简单的程序,但是对于嵌入式linux驱动程序的初学者来说,通过这个过程的操作可以对linux驱动程序开发的过程和其中的一些概念有一个深刻的认识。所以,我在这里也就以前学习linux的基础上整理了一下,写了这篇博客。一方面是自己对这方面知识的回顾和巩固,另一方面更是希望这里的内容能给大家提供那么一点点有用的信息,小弟心里就很高兴了。当然希望有高手可以做下评价和指导,及时纠正小弟的错误,谢谢先。 2、概念 驱动程序作为系统内核的一部分,它工作在核心态,而应用程序工作在用户态。也就是说,程序不能直接通过指针,把用户空间的数据地址传递给内核(因为MMU映射的地址根本不一样)。要想在应用程序和驱动程序之间传递数据(指针),就需要经过转换。把用户态“看到”的空间地址转换成内核态可访问的地址。Linux系统提供了一系列方便的函数实现这种转换,如get_user、put_user、copy_from_user、copy_to_user等,它们自己负责访问权限的检查,使用时,不需要关系更多的问题。 Linux内核把驱动程序划分为3种类型:字符设备、块设备和网络设备。字符设备和块设备可以像文件一样被访问。它们的主要区别不在于能否seek,而是在于系统对于这两种类型设备的管理方式。应用程序对于字符设备的每一个I/O操作,都会直接传递给系统内核对应的驱动程序;而应用程序对于块设备的操作,要经过系统的缓冲区管理,间接传递给驱动程序处理。块设备的这种管理方式是为存储提供优化的;而字符设备的管理方式是为操作提供优化的。至于网络设备,它在Linux系统中是一类比较特殊的设备它不像字符设备或块设备那样通过对应的设备文件节点去访问,内核也不再通过read和write等调用去访问网络设备。Linux的网络系统主要是基于BSD UNIX的套接字机制,在系统和驱动程序之间有专门的数据结构进行数据传输,系统支持对数据发送和数据接收缓存,提供流量控制机制,提供更多的协议支持。 在linux系统中,驱动程序都做成模块的形式,也就是module。简单的说,一个模块提供一个功能,这些模块是可以按照需要随时装入内核空间和从内核空间卸载的。因此,内核模块是为了给内核动态增减功能而设计的,并不仅仅是限于驱动程序。

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