嵌入式系統中設備控制函數實(shí)現的分析

1引言

在Linux系統中，所有的外部設備都被看作是目錄/dev下的一個(gè)文件，也就是系統把外部設備當作特殊文件來(lái)處理，并為外部設備提供一種標準接口，使得系統像訪(fǎng)問(wèn)文件一樣訪(fǎng)問(wèn)外部設備。在嵌入式Linux中，同樣也是把外部設備當作文件來(lái)處理，應用程序通過(guò)調用標準的設備文件操作函數來(lái)打開(kāi)、關(guān)閉、讀取和控制設備,從事過(guò)Linux開(kāi)發(fā)的人員都用到過(guò)上述設備控制函數，可它的實(shí)現機制很多開(kāi)發(fā)人員并不清楚，所以開(kāi)發(fā)過(guò)程中經(jīng)常遇到一些難以解決的問(wèn)題，為了便于理解整個(gè)實(shí)現過(guò)程，下面先分析設備驅動(dòng)程序。

2設備驅動(dòng)程序
2．1驅動(dòng)程序的功能

驅動(dòng)程序設計是嵌入式Linux開(kāi)發(fā)中十分重要的部分，驅動(dòng)程序是應用程序與硬件之間的一個(gè)中間軟件層，應該為應用程序展現硬件的所有功能，不應該強加其它的約束，對于硬件使用的權限和限制應該有應用程序層控制。要實(shí)現設備函數對外圍設備的操作和控制,首先必須分析驅動(dòng)程序的構成和實(shí)現原理。

2．2驅動(dòng)程序的基本結構及實(shí)現

嵌入式Linux設備驅動(dòng)程序都有一些共性，就是編寫(xiě)所有類(lèi)型的驅動(dòng)程序都通用的，操作系統提供給驅動(dòng)程序的支持也大致相同。這些特性包括：

2.2.1兩個(gè)重要的函數

（1）設備的注冊和初始化mydriver_init()函數
staticintmydriver_init(void){
inti;
…………
i=register_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,“mydriver”,mydriver_fops);
…………
}
i=register_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,“mydriver”, amp;mydriver_fops);這是一個(gè)驅動(dòng)程序的精髓，當執行insmod命令時(shí)，這個(gè)函數實(shí)現3個(gè)功能:第一，申請主設備號；第二，在內核中注冊設備的名字；第三，指定fops方法。其中所指定的fops方法就是用戶(hù)對設備進(jìn)行操作的方法，例如 read,write,open,release等.

（2）驅動(dòng)清除mydriver_cleanup()函數
staticvoidmydriver_cleanup(void)
{…………
unregister_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,”mydriver”);
…………}
該函數在執行rmmod的時(shí)候被調用,主要功能是卸載驅動(dòng)程序.

2.2.2file_operations結構

每一個(gè)文件都有一個(gè)file的結構，在這個(gè)結構中有一個(gè)file_operations的結構體，這個(gè)結構體指明了能夠對該設備文件進(jìn)行的操作,如何實(shí)現這些操作，是編寫(xiě)設備驅動(dòng)程序大部分工作量所在。下面是本文所舉示例的file_operations結構：
設備short_ch對應的fops方法是這樣聲明的：
structfile_operationsshort_fops={
NULL,//short_lseek
short_read,
short_write,
NULL,//short_readdir
NULL,//short_poll
NULL,//short_ioctl
NULL,//short_mmap
short_open,
short_release,
NULL,//short_fsync
NULL,//short_fasync
};
其中NULL的項目就是不定義這個(gè)功能?？梢钥闯鰏hort_ch設備只提供了read,write,open,release功能。其中write 功能在下面(3)中實(shí)現了，具體的實(shí)現函數起名為short_write。這些函數就是真正對設備進(jìn)行操作的函數，不管實(shí)現的時(shí)候是多么的復雜，但對用戶(hù)來(lái)看，就是這些常用的文件操作函數。

2.2.3文件操作函數的實(shí)現

為了便于闡述和分析,把核心空間中的一個(gè)長(cháng)度為20的數組 tbuf[20]做為一個(gè)設備。通過(guò)用戶(hù)程序對它實(shí)現open，read，write，close操作。這個(gè)設備的名字我稱(chēng)為short_ch。我們編寫(xiě)如下的函數,這個(gè)write函數可以向核心內存的一個(gè)數組里輸入一個(gè)字符串。
intshort_write(structinode*inode,structfile*filp,constchar*buf,
intcount){
intretval=count;
externunsignedcharkbuf[20];
if(count>20)
count=20;
copy_from_user(kbuf,buf,count);
returnretval;
}