假设我们在 kernel有一个 buffer,应用可以通过read,write等系统调用来读取或写数据到这个 buffer 里。如果有一个 app 写数据到 buffer 时,此时 buffer 已经满了。那么如何去处理这种情形呢 ?
第一种,传给 user 一个错误讯息,说 buffer 已经满了,不能再写入。
第二种,将 user 的要求 block 住, 等app将 buffer 数据读走,留出空位时,再让 user 写入资料。
如果采用第二种,我们就要用到wait_queue了。wait_queue 是 kernel 所提供的.

 
假设这里这个驱动例子将维护一个大小为20的buffer,并加入read和write功能:
当 buffer 中没有数据时,read() 就会被 block 住,直到有数据写入为止。
而当 write buffer 时,如果调用 write() 时,空间已满或写入的数据比 buffer 大时,就会被 block 住,
直到有A数据读出来为止。在 write buffer 的程序代码中,我们使用 wait_queue 来做到 block IO 的功能。

 
今天主要先建立linux驱动程序的框架
一、linux驱动程序框架
第1步:建立Linux驱动程序框架(装载和卸载Linux驱动)
任何类型的程序都有一个基本的结构,例如,C语言需要有一个入口函数main。Linux驱动程序也不例外。Linux内核在使用驱动时首先需要装载驱动。
在装载过程中需要进行一些初始化工作,例如,建立设备文件,分配内存地址空间等。当Linux系统退出时需要卸载Linux驱动,在卸载的过程中需要释放
由Linux驱动占用的资源,例如,删除设备文件、释放内存地址空间等。在Linux驱动程序中需要提供两个函数来分别处理驱动初始化和退出的工作。这两个函数分别用module_init和module_exit宏指定。
Linux驱动程序一般都都需要指定这两个函数,因此包含这两个函数以及指定这两个函数的两个宏的C程序文件也可看作是Linux驱动的骨架。
第2步:注册和注销设备文件
任何一个Linux驱动都需要有一个设备文件。否则应用程序将无法与驱动程序交互。建立设备文件的工作一般在第1步编写的处理Linux初始化工作的函数中完成。删除设备文件一般在第1步编写的处理Linux退出工作的函数中完成。
第3步:指定与驱动相关的信息
驱动程序是自描述的。例如,可以通过modinfo命令获取驱动程序的作者姓名、使用的开源协议、别名、驱动描述等信息。这些信息都需要在驱动源代码中指定。通过 MODULE_AUTHOR、MODULE_LICENSE 、MODULE_ALIAS 、MODULE_DESCRIPTION等宏可以指定与驱动相关的信息。
第4步:定义能在设备上进行的操作
struct file_operations,函数指针的集合,定义能在设备上进行的操作。
当执行exampledev_init时,它将调用内核函数 register_chrdev,把驱动程序的基本入口点指针存放在内核的字符设备地址表中,在用户进程对该设备执行系统调用时提供入口地址

 
二.模块
linux中的驱动程序,是以模块的形式编写的。模块的加载方式有两种:
1)用insmod命令手工加载模块。
2)一种直接编译进内核。
模块的卸载通过rmmod命令来删除模块。
模块的实现机制:
对于每一个内核模块来说,必定包含两个函数:卸载函数和初始化函数
1、将模块插入到内核时的初始化工作
1)准备struct file_operations结构体;
2)使用register_chrdev_region注册,申请设备号;
3)使用cdev_init初始化struct cdev结构体,建立cdev和file_operation之间的连接;
4)使用cdev_add增加struct cdev结构体;
5)出错处理。
1.2 从内核中删除模块时的清理工作
1)使用cdev_del删除struct cdev结构体;
2)释放其他申请的资源;
3)使用unregister_chrdev_region释放设备号。

 
三、设备注册
在linux2.6内核中,字符设备使用struct cdev结构来描述。
本文中,字符设备的注册分为两个步骤:
1、初始化cdev结构
struct cdev的初始化使用cdev_init来完成
syntax:
void cdev_init(struct cdev *cdev,struct file_operations *fops)
参数:
cdev:待初始化的cdev结构
fops:设备对应的操作函数集
2、添加cdev
struct cdev的注册使用cdev_add来完成
syntax:
int cdev_add(struct cdev *p,dev_t dev,unsigned count)
参数:
p:要注册的字符设备
dev:设备号,驱动程序对应的主设备号
count:添加的设备个数

 
以下是代码
globalfifo.c
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>

 
#define GLOBALFIFO_SIZE 20
#define GLOBALFIFO_MAJOR 150
static int globalfifo_major = GLOBALFIFO_MAJOR;

 
struct globalfifo_dev
{
struct cdev cdev;
unsigned int current_len;
unsigned char mem[GLOBALFIFO_SIZE];
};

 
struct globalfifo_dev *globalfifo_devp;
int globalfifo_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
filp->private_data = globalfifo_devp;
return 0;
}

 
int globalfifo_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
return 0;
}

 
static const struct file_operations globalfifo_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = globalfifo_open,
.release = globalfifo_release,
};

 
static void globalfifo_setup_cdev(struct globalfifo_dev *dev, int index)
{
int err, devno = MKDEV(globalfifo_major, index);
cdev_init(&dev->cdev, &globalfifo_fops);
dev->cdev.owner = THIS_MODULE;
dev->cdev.ops = &globalfifo_fops;
err = cdev_add(&dev->cdev, devno, 1);
if(err)
printk(KERN_NOTICE "Error %d adding LED%d", err, index);
}

 
int globalfifo_init(void)
{
int ret;
dev_t devno = MKDEV(globalfifo_major, 0);
ret = register_chrdev_region(devno, 1, "globalfifo");
if(ret < 0)
return ret;
globalfifo_devp = kmalloc(sizeof(struct globalfifo_dev), GFP_KERNEL);
if(!globalfifo_devp)
{
ret = - ENOMEM;
goto fail_malloc;
}
memset(globalfifo_devp, 0, sizeof(struct globalfifo_dev));
globalfifo_setup_cdev(globalfifo_devp, 0);
return 0;
fail_malloc: unregister_chrdev_region(devno, 1);
return ret;
}
void globalfifo_exit(void)
{
cdev_del(&globalfifo_devp->cdev);
kfree(globalfifo_devp);
unregister_chrdev_region(MKDEV(globalfifo_major, 0), 1);
}
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
module_init(globalfifo_init);
module_exit(globalfifo_exit);

 

 
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作者:流星