ARM+Linux 的儀器控制系統(tǒng)的設(shè)計模式分析

另一個重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是file結(jié)構(gòu)體，主要包括以下成員：

它代表一個打開的文件，只出現(xiàn)在內(nèi)核空間，與用戶空間的file是不同的。在open操作時創(chuàng)建，然后傳遞給file_operations的其他函數(shù)指針，直到close。

第三個重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即inode，其成員包括：dev_ti_rdev和struet cdev*i_cdev，其中i_rdev中包含實際設(shè)備號，可以通過下面兩個宏函數(shù)獲取主從設(shè)備號：

初始化file_operations結(jié)構(gòu)體后，要將其中定義的各個方法如open，release，write，read，ioctl等一一實現(xiàn)。其函數(shù)名即初始化這個file_operations結(jié)構(gòu)體時各成員函數(shù)指針。當在用戶空間調(diào)用open時，內(nèi)核空間的open方法即相應(yīng)操作，其他方法同理。

1.2 驅(qū)動初始化和卸載清理工作

驅(qū)動加載需要進行設(shè)備注冊等一系列初始化工作;并且在卸載驅(qū)動時要釋放資源進行一些清理工作以使其不影響內(nèi)核。所以定義兩個函數(shù)static int devctl_init()和static void devctl_exit()，然后通過module_init(devctl_init)和module_exit(devctl_exit)來通知內(nèi)核。為了維護Linux的開源性，調(diào)用下面的宏來聲明：

在初始化函數(shù)中，首先進行設(shè)備的注冊。主設(shè)備號表示對應(yīng)的驅(qū)動程序，次設(shè)備號由內(nèi)核使用，用于正確確定設(shè)備文件所指的設(shè)備?？梢詣討B(tài)申請或者靜態(tài)申請設(shè)備號。動態(tài)申請使用下面的函數(shù)：

dev是一個只輸出的參數(shù)，它在函數(shù)成功完成時持有分配范圍的第一個數(shù);firstminor是請求的第一個要用的次編號;count是請求的連續(xù)設(shè)備編號的總數(shù);name為設(shè)備名，返回值小于0表示分配失敗。然后通過major=MMOR(dev)獲取主設(shè)備號。如果注冊不成功或者卸載驅(qū)動時需要取消設(shè)備的注冊，使用下面的函數(shù)實現(xiàn)(其參數(shù)含義同上)：

對于字符型設(shè)備還要定義一個cdev結(jié)構(gòu)體變量，并使用cdev_init()初始化，然后調(diào)用cdev_add()通知內(nèi)核添加一個字符設(shè)備。同樣在卸載時要使用cdev_del()移除，否則用戶使用驅(qū)動時，有時不能打開設(shè)備。因為不使用cdev或者cdev在模塊卸載時不刪除會導(dǎo)致內(nèi)核處在一個不穩(wěn)定狀態(tài)，在用戶層可能無法打開設(shè)備文件。 　1.3 I/O端口訪問

在系統(tǒng)控制要求中，需要訪問ARM的I/O端口，包括普通I/O口和復(fù)用為IRQO的PB29引腳，然而Linux中對I/O端12和I/0內(nèi)存的讀寫指令中使用的都是虛擬地址，所以在訪問前要先將物理寄存器地址映射到I/O內(nèi)存。有兩種方法實現(xiàn)地址映射，一種是使用ioremap為I/O內(nèi)存區(qū)域分配虛擬地址，用iounmap取消，另一種是使用內(nèi)核已經(jīng)定義好的虛擬地址。這里主要介紹第二種方式。