驅動學習之字元裝置驅動的原理

1：嵌入式系統的整體工作原理

  應用層->API->裝置驅動->硬體

  比如，在應用層，現在使用read函數去讀取一個裝置檔案，這個read函數是屬于應用層的，它不能直接讀取裝置檔案，而是通過核心層的函數（其實就是和file_operations結構體中read這個函數指針相綁定的函數，這個函數才是真正操作硬體的函數）來實作讀取檔案，

2：file_operations結構體

（1）這個結構體裡面存放的是一個驅動裡面操作檔案的各種函數指針，比如，現有一個驅動，它可以打開一個檔案，那麼這個驅動對應的fire_operation結構體裡面的open函數指針就和這個驅動的打開檔案的操作函數相綁定，當調用這個驅動去打開檔案時，就會到這個驅動的fire_operation結構體中去找到open函數指針，進而找到驅動代碼中對應的打開檔案的函數。

（2）每個驅動都有一個fire_operations結構體，用來管理這個驅動的操作函數。

（3）裝置驅動相核心注冊時提供該結構體類型的變量。

2：注冊字元驅動裝置

（1）：為什麼要注冊：因為注冊後核心才能找到這個驅動

（2）：誰去負責注冊：驅動自己去注冊

（3）向誰注冊：向核心注冊

（4）注冊函數從哪來：注冊函數是register_chrdev，有核心提供

（5）注冊後的結果：注冊後核心就能記錄這個驅動的file_operations，将來要用到這個驅動的時候就可以通過這個驅動的file_operation來找到相應的驅動。

3：register_chrdev（驅動注冊函數）

<code>static</code> <code>inline</code> <code>int</code> <code>register_chrdev(unsigned </code><code>int</code> <code>major,</code><code>const</code> <code>char</code> <code>*name,</code><code>const</code> <code>struct</code> <code>file_operations *fops)</code>

<code>{</code>

<code>return</code> <code>__register_chrdev(major, 0, 256 , name, fops);</code>

<code>}</code>

（1）路徑為/include/linux/fs.h，是以以後使用的時候需要添加#include&lt;linux/fd.h&gt;

（2）作用：驅動向核心注冊自己的file_operations

（3）傳回值：注冊成功傳回0，注冊失敗傳回一個負整數

（4）參數

  unsigned int major：主裝置号，主裝置号是核心或者自己給裝置（硬體）定義的編号，将來要操作這個硬體的時候隻要去調用這個編号（範圍是0-255）就行。這裝置号可以有核心自動配置設定，也可以由程式員自己指定，假如自己指定的編号比如是38已經被占用了，那麼file_operations就會傳回一個負整數，注冊失敗。

  const char *name：目前裝置驅動的名字，便于程式員檢視這個驅動的具體作用。

  const struct file_operations *fops：把這個驅動的file_operations結構體變量傳給核心，用于注冊這個驅動。

（5）static：為了防止和其他檔案的函數重名

（6）inline：這個函數是定義在頭檔案中的，在預處理的時候頭檔案内容是在.c檔案中原地展開的，是以當有多個.c檔案調用這個頭檔案中時就會提示重複定義的錯誤。另一個原因是，這個函數的内容很短，使用inline就可以減少函數調用的開銷，提高函數調用的速度。

4：核心如何管理字元裝置驅動

（1）核心張有一個數組用來存儲注冊的字元裝置驅動

（2）register_chrdev内部将我們要注冊的驅動資訊（主要是）存儲在書中中相應的位置中

（3）使用cat /proc/devices去檢視目前系統中已經注冊的裝置

5：proc檔案系統

（1）/proc 檔案系統是一種核心和核心子產品用來向程序(process) 發送資訊的機制(是以叫做/proc)。這個僞檔案系統讓你可以和核心内部資料結構進行互動，擷取 有關程序的有用資訊，在運作中(on the fly) 改變設定(通過改變核心參數)。 與其他檔案系統不同，/proc 存在于記憶體之中而不是硬碟上。如果你察看檔案/proc/mounts (和mount 指令一樣列出所有已經加載的檔案系統)，你會看到其中 一行是這樣的：

grep proc /proc/mounts

/proc /proc proc rw 0 0

/proc 由核心控制，沒有承載/proc 的裝置。因為/proc 主要存放由核心控制的狀态資訊，是以大部分這些資訊的邏輯位置位于核心控制的記憶體。對/proc 進行一次'ls -l' 可以看到大部分檔案都是0 位元組大的；不過察看這些檔案的時候，确實可以看到一些資訊。這怎麼可能？這是因為/proc 檔案系統和其他正常的檔案系統一樣把自己注冊到虛拟檔案系統層(VFS) 了。然而，直到當VFS 調用它，請求檔案、目錄的 i-node 的時候，/proc 檔案系統才根據核心中的資訊建立相應的檔案和目錄。

（2）加載proc 檔案系統

如果系統中還沒有加載proc 檔案系統，可以通過如下指令加載proc 檔案系統：

mount -t proc proc /proc

上述指令将成功加載你的proc 檔案系統。更多細節請閱讀mount 指令的man page。

（3）察看/proc 的檔案

/proc 的檔案可以用于通路有關核心的狀态、計算機的屬性、正在運作的程序的狀态等資訊。大部分/proc 中的檔案和目錄提供系統實體環境最新的資訊。盡管/proc 中的檔案是虛拟的，但它們仍可以使用任何檔案編輯器或像'more', 'less'或'cat'這樣的程式來檢視。當編輯程式試圖打開一個虛拟檔案時，這個檔案就通過核心中的資訊被憑空地(on the fly) 建立了。這是一些我從我的系統中得到的一些有趣結果

參考

<a href="http://www.2cto.com/os/201202/119552.html" target="_blank">http://www.2cto.com/os/201202/119552.html</a>

本文轉自 菜鳥養成記 51CTO部落格，原文連結:http://blog.51cto.com/11674570/1872407