嵌入式系統(tǒng)中設(shè)備控制函數(shù)實(shí)現(xiàn)的分析

1引言

在Linux系統(tǒng)中，所有的外部設(shè)備都被看作是目錄/dev下的一個(gè)文件，也就是系統(tǒng)把外部設(shè)備當(dāng)作特殊文件來(lái)處理，并為外部設(shè)備提供一種標(biāo)準(zhǔn)接口，使得系統(tǒng)像訪問(wèn)文件一樣訪問(wèn)外部設(shè)備。在嵌入式Linux中，同樣也是把外部設(shè)備當(dāng)作文件來(lái)處理，應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備文件操作函數(shù)來(lái)打開(kāi)、關(guān)閉、讀取和控制設(shè)備,從事過(guò)Linux開(kāi)發(fā)的人員都用到過(guò)上述設(shè)備控制函數(shù)，可它的實(shí)現(xiàn)機(jī)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(xiàn)過(guò)程，下面先分析設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

2設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
2．1驅(qū)動(dòng)程序的功能

驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)是嵌入式Linux開(kāi)發(fā)中十分重要的部分，驅(qū)動(dòng)程序是應(yīng)用程序與硬件之間的一個(gè)中間軟件層，應(yīng)該為應(yīng)用程序展現(xiàn)硬件的所有功能，不應(yīng)該強(qiáng)加其它的約束，對(duì)于硬件使用的權(quán)限和限制應(yīng)該有應(yīng)用程序?qū)涌刂?。要?shí)現(xiàn)設(shè)備函數(shù)對(duì)外圍設(shè)備的操作和控制,首先必須分析驅(qū)動(dòng)程序的構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)原理。

2．2驅(qū)動(dòng)程序的基本結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)

嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序都有一些共性，就是編寫(xiě)所有類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)程序都通用的，操作系統(tǒng)提供給驅(qū)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(shù)

（1）設(shè)備的注冊(cè)和初始化mydriver_init()函數(shù)
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(qū)動(dòng)程序的精髓，當(dāng)執(zhí)行insmod命令時(shí)，這個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)3個(gè)功能:第一，申請(qǐng)主設(shè)備號(hào)；第二，在內(nèi)核中注冊(cè)設(shè)備的名字；第三，指定fops方法。其中所指定的fops方法就是用戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作的方法，例如 read,write,open,release等.

（2）驅(qū)動(dòng)清除mydriver_cleanup()函數(shù)
staticvoidmydriver_cleanup(void)
{…………
unregister_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,”mydriver”);
…………}
該函數(shù)在執(zhí)行rmmod的時(shí)候被調(diào)用,主要功能是卸載驅(qū)動(dòng)程序.

2.2.2file_operations結(jié)構(gòu)

每一個(gè)文件都有一個(gè)file的結(jié)構(gòu)，在這個(gè)結(jié)構(gòu)中有一個(gè)file_operations的結(jié)構(gòu)體，這個(gè)結(jié)構(gòu)體指明了能夠?qū)υ撛O(shè)備文件進(jìn)行的操作,如何實(shí)現(xiàn)這些操作，是編寫(xiě)設(shè)備驅(qū)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(jié)構(gòu)：
設(shè)備short_ch對(duì)應(yīng)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(xiàng)目就是不定義這個(gè)功能。可以看出short_ch設(shè)備只提供了read,write,open,release功能。其中write 功能在下面(3)中實(shí)現(xiàn)了，具體的實(shí)現(xiàn)函數(shù)起名為short_write。這些函數(shù)就是真正對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作的函數(shù)，不管實(shí)現(xiàn)的時(shí)候是多么的復(fù)雜，但對(duì)用戶來(lái)看，就是這些常用的文件操作函數(shù)。

2.2.3文件操作函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

為了便于闡述和分析,把核心空間中的一個(gè)長(zhǎng)度為20的數(shù)組 tbuf[20]做為一個(gè)設(shè)備。通過(guò)用戶程序?qū)λ鼘?shí)現(xiàn)open，read，write，close操作。這個(gè)設(shè)備的名字我稱為short_ch。我們編寫(xiě)如下的函數(shù),這個(gè)write函數(shù)可以向核心內(nèi)存的一個(gè)數(shù)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;
}