linux驅動指南

一、linux的裝置驅動程式與外界的介面可以分為三個部分：

1．驅動程式與作業系統核心的介面。通過file_operations(include/linux/fs.h)資料結構來完成的。

2．驅動程式與系統引導的介面。這部分利用驅動程式對裝置進行初始化。

3．驅動程式與裝置的介面。這部分描述了驅動程式如何與裝置進行互動，與具體的裝置密切相關。

二、根據功能劃分，裝置驅動程式的**有以下幾部分：

1．驅動程式的註冊和登出。

2．裝置的開啟和釋放。

3．裝置的讀寫操作。

4．裝置的控制操作。

5．裝置的中斷和輪詢處理。

三、驅動程式的註冊和登出：

裝置驅動程式可以在系統啟動的時候初始化，也可以在需要的時候動態載入。字元裝置的初始化由chr_dev_init()完成，包括對記憶體（devfs_register_chrdev(mem_major,"mem",&memory_fops)），終端（tty_init()），印表機（lp_init()），滑鼠（misc_init()）等字元裝置的初始化。

塊裝置初始化由blk_dev_init()完成，這包括對ide硬碟（ide_init()），軟盤（floppy_init()），光碟機等塊裝置的初始化。

每個字元裝置或是塊裝置的初始化都是通過devfs_register_chrdev()或是devfs_register_blkdev()向核心註冊。在關閉字元裝置或是塊裝置時，還需要通過devfs_unregister_chrdev()或是devfs_unregister_blkdev()從核心中登出裝置。

四、裝置的開啟和釋放：

開啟裝置是由open()來完成的。例如，印表機是用lp_open()開啟的，而硬碟是用hd_open()開啟的。在大部分裝置驅動程式中，open完成如下工作：

1．增加裝置的是用計數。

2．檢查裝置的相關錯誤，如裝置尚未準備好或是類似硬體的問題。

3．檢查是首次開啟，則初始化裝置。

4．識別次裝置號，如有必要則更新f_op指標。

5．如果需要，分配且設定要放在filp->private_data裡的資料結構。

釋放裝置由release()來完成，例如釋放印表機是用lp_release()，而釋放終端裝置是用tty_release()。釋放裝置的一般步驟包括：

1．釋放在filp->private_data中的open分配的記憶體。

2．如果是最後一次釋放，則關閉裝置。

3．遞減設別的使用計數。

五、裝置的讀寫操作：

字元裝置使用各自的read()和write()來進行資料讀寫。例如，對虛擬終端的讀寫是通過vcs_read()和vcs_write()來進行資料讀寫的。

塊裝置使用通用的generic_file_read()和generic_file_write()來進行資料讀寫。這兩個通用函式向請求表新增讀寫請求，核心可以通過ll_rw_block()優化請求順序。由於是對記憶體緩衝區而不是裝置進行操作的，因而可以加快讀寫請求。如果記憶體緩衝區內沒有要讀入的資料或是要將寫請求寫入裝置，那麼就要真正的執行資料傳輸。這是通過資料結構request_queue和request_fn()來完成(include/linux/blkdev.h）。

六、裝置的控制操作：

除了讀寫操作，有時還要控制裝置。這可以通過裝置驅動程式中的ioctl()來完成。例如ide硬碟的控制可以通過hd_ioctl()，對光碟機的控制可以通過cdrom_ioctl()。

與讀寫操作不同，ioctl()的用法與具體裝置密切相關。以軟碟機的floppy_ioctl()為例(drivers/block/floppy.c）：

static int fd_ioctl(struct inode *inode,

struct file *filp,

unsigned int cmd,

unsigned long param);

其中，cmd的取值及含義都是與軟碟機有關的，比如，fdeject表示彈出軟盤。

除了ioctl()，裝置驅動程式還可能有其他控制函式，比如llseek()等。

七、裝置的輪詢和中斷處理：

對於不支援中斷的裝置，讀寫時需要輪詢裝置狀態，以及是否需要繼續進行資料傳輸。例如，印表機。如果裝置支援中斷，則可按照中斷方式進行。

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