LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)設備驅動(dòng)設計與實(shí)現

　　(2) 設備標識方式

　　Linux設備由一個(gè)主設備號和一個(gè)次設備號標識。主設備號唯一標識了設備類(lèi)型，即設備驅動(dòng)程序類(lèi)型，它是塊設備表或字符設備表中相應表項的索引。次設備號僅由設備驅動(dòng)程序解釋?zhuān)话阌糜谧R別在若干可能的硬件設備中，I/O請求所涉及到的那個(gè)設備。值得一提的是次設備號還可以被分成幾個(gè)部分用來(lái)區分子設備驅動(dòng)程序和具體的設備。

　　(3) Linux設備驅動(dòng)程序組成部分

　　Linux設備驅動(dòng)程序可以分為三個(gè)主要組成部分:

　　●自動(dòng)配置和初始化子程序。負責檢測所要驅動(dòng)的硬件設備是否存在和是否能正常工作。如果該設備正常，則對這個(gè)設備及其相關(guān)的、設備驅動(dòng)程序需要的軟硬件進(jìn)行初始化。
　　
　　● 服務(wù)于I/O請求的子程序。它們主要是對file_operations結構的各個(gè)入口點(diǎn)的實(shí)現。這部分的實(shí)現支持了文件系統的調用(如open，close, read等等)。
　　
　　●中斷服務(wù)子程序。在Linux系統中，并不是直接從中斷向量表中調用設備驅動(dòng)程序的中斷服務(wù)子程序，而是由Linux系統來(lái)接收硬件中斷，再由系統來(lái)調用中斷服務(wù)子程序。

　　但是，這三個(gè)部分不是必須在每個(gè)驅動(dòng)程序中必須具有的。

　　3.3  LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)卡驅動(dòng)程序

　　研究了Linux的設備管理以及設備驅動(dòng)程序實(shí)現方法后，我們來(lái)設計LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)設備驅動(dòng)程序，并對實(shí)現中的一些關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行探討。

　　(1) LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)卡驅動(dòng)程序

　　在驅動(dòng)程序設計和開(kāi)發(fā)中，我們一定要注意的問(wèn)題是機制(Mechanism)與策略(Policy)的分離。這里所謂的機制是指我們的驅動(dòng)程序提供的接口應該很忠實(shí)地反映設備的原始功能(bare function)，而與應用無(wú)關(guān)。而策略是指一旦這個(gè)設備驅動(dòng)程序為設備機制提供了相應的軟件接口，那么應用程序開(kāi)發(fā)人員就能按照特定的方式使用機制接口?？梢哉f(shuō)，在內核驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中，所設計的數據結構，以及確定的接口命令都是為以后的應用策略提供的一種機制。而如前所述，這種機制在Unix類(lèi)系統內部是通過(guò)一組固定的入口點(diǎn)來(lái)提供的。由于我們要開(kāi)發(fā)的設備驅動(dòng)程序是一個(gè)字符型的設備，所以接下來(lái)我們首先分析字符型設備驅動(dòng)程序中常用的入口點(diǎn):

　　● open入口點(diǎn)
　　
　　打開(kāi)設備準備I/O操作。對字符設備文件進(jìn)行打開(kāi)操作，都會(huì )調用設備的open入口點(diǎn)。open子程序必須對將要進(jìn)行的I/O操作做好必要的準備工作，如清除緩沖區等。如果設備是獨占的，即同一時(shí)刻只能有一個(gè)程序訪(fǎng)問(wèn)此設備，則open子程序必須設置一些標志以表示設備處于忙狀態(tài)。

　　●release入口點(diǎn)
　　
　　關(guān)閉一個(gè)設備。當最后一次使用設備終結后，調用release子程序。獨占設備必須改變前由open子程序設置的標志，以便設備可再次被使用。

　　●read入口點(diǎn)

　　從設備上讀數據。對于有緩沖區的I/O操作，一般是從緩沖區里讀數據。對字符設備文件進(jìn)行讀操作將調用read子程序。

　　●write入口點(diǎn)

　　往設備上寫(xiě)數據。對于有緩沖區的I/O操作，一般是把數據寫(xiě)入緩沖區里。對字符設備文件進(jìn)行寫(xiě)操作將調用write子程序。

　　● ioctl入口點(diǎn)

　　執行讀、寫(xiě)之外的一些硬件控制操作。

　　●poll入口點(diǎn)

　　把對許多非阻塞操作的設備描述符集合起來(lái)，等待事件的發(fā)生，以便于集中檢查，看數據是否可從設備讀取或設備是否可用于寫(xiě)數據，這樣就做到了所謂的多路復用。

　　以上入口點(diǎn)構成了設備驅動(dòng)程序的三大組成部分中I/O請求的部分，在Linux中它們由file_operations結構來(lái)封裝，并不是所有的字符設備驅動(dòng)程序都必須提供以上每一個(gè)入口點(diǎn)的實(shí)現，如果設備驅動(dòng)程序沒(méi)有提供上述入口點(diǎn)中的某幾個(gè)，系統會(huì )用缺省的子程序來(lái)代替。

　　由上面的描述可見(jiàn)，在內核設備驅動(dòng)程序的設計中，相應的機制的提供主要是對設備入口點(diǎn)的選擇和設計。

        針對LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)卡的特點(diǎn)，我們選擇并實(shí)現了五個(gè)入口點(diǎn)，即open, release, read，write, ioctl。

　　對于open和release入口點(diǎn)由于設備特點(diǎn)，我們只需要控制設備驅動(dòng)模塊在使用時(shí)，不被異常釋放即可。

　　接下來(lái)，我們將描述以上設計實(shí)現中與Linux內核相關(guān)的一些調用和問(wèn)題。

　   (2) 對file_operations結構的初始化

　　file_operations結構是Linux操作系統中用于實(shí)現驅動(dòng)程序的最重要的數據結構，我們已經(jīng)在前面提到過(guò)，它對Linux提供I/O請求的子程序的一系列入口點(diǎn)進(jìn)行了封裝。該結構貫穿在整個(gè)驅動(dòng)程序中，故我們在文件作用域內定義了它的一個(gè)變量，并對本程序中用到的入口點(diǎn)做了初始化，其代碼如下:

　　struct file_operations lmdev_fops= {
　　   NULL，
　　   lmdev_read,
　　//把實(shí)現的lmdev_read函數指針賦給read入口點(diǎn)。
　　   lmdev_write，
　　//把實(shí)現的lmdev_write函數指針賦給write入口點(diǎn)。
　　    NULL，
　　    NULL，
　　   lmdev_ioctl，
　　//把實(shí)現的lmdev_ioctl函數指針賦給ioctl入口點(diǎn)。
　　    NULL，
　　    lmdev_open，
　　//把實(shí)現的lmdev_ open函數指針賦給open入口點(diǎn)。
　　lmdev_release，
　　//把實(shí)現的lmdev_release函數指針賦給release入口點(diǎn)。
　　NULL，
　　NULL，
　　NULL，
　　NULL,
　　}; 
　　對于lmdev-*函數的實(shí)現方法，我們將在后面做詳細的討論。