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《Linux总线、设备与驱动》ldd3中demo分析

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发表于 2021-8-2 13:54 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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x

8 Q& X, ?3 D4 B, V( I# |+ u) Y一、古老方式(不支持热插拔)
) d% T" g2 ~4 V# F  }4 w6 x* \) Q2 j" O: y+ t6 C: f
1.开机前硬件设备已经插入总线;
7 l2 e6 V8 b# [/ X7 z
4 \- M+ B$ e! }. {2.操作系统加载总线驱动,开始扫描设备、并为其申请struct device结构,最后挂入总线驱动devices链表;; u- K, c+ F. Z) [* Z
/ b9 u& c- |) y: b; E
3.操作系统加载设备驱动,注册struct device_driver结构,然后去总线驱动的devices链表中遍历没有绑定driver的设备(即struct device中struct device_driver为空的设备),如果匹配、就device_bind_driver。  H4 X+ H% M# Y

: x2 R1 c$ ]% x4 \7 S+ X0 Z/ g" O$ G! \6 w- J8 T$ s& _
二、现在方式(支持热插拔)- _' Z* Q0 N$ t: m
+ [5 H; x' F" F7 i4 L3 Y/ q' \% N
1.操作系统加载总线驱动;$ }* x& g8 w/ `- W7 j5 u
- B- N# E  T& O
2.当有硬件插入时;总线驱动扫描到设备、并为其申请struct device,然后去总线驱动的drivers链表去遍历设备驱动;: t( I1 A4 k& \1 q: j3 Y
, P) E: ?. L% J) x  n  M8 I1 O) P
3.反之,当有设备驱动加载时;总线为其申请struct device_driver,然后去总线驱动的devices链表遍历设备。4 D) l( y- \8 a: ?7 E
2 [' p% |; M' i, F! |! A
总结:由以上可以看出;总线驱动是核心,联系这设备和设备驱动。 6 Q  e; f% |" {6 _, A1 Y* S

0 c6 h& u3 [! L5 N三、深入讲解) D% p0 ^7 b+ a

* N' g6 O# k- Y  D6 ^" {1.数据结构kernel/include/linux/device.h
2 Z5 G" ^, S" X2 |7 |) E3 n
) r+ g3 j% [, _总线:struct bus_type;
/ L7 v% F9 B. O( i% f6 e9 G4 g% Z2 _+ E+ p7 ?7 C
设备:struct device;: k! J8 r) k/ R5 ?: q

! W6 }, _, U) n驱动:struct device_driver;
9 l  q8 l6 c0 i  e" v% M# X9 q6 F' g# E- O" `
2.关系
* q9 T" @, {: W) o- z$ d; @4 d7 [4 _3 j: o6 G, h
总线驱动总会主动去扫描并为其上的设备分配struct device并添加到devices链表中;
: W6 T& V, p$ N6 {9 c  L/ ^: J
; v( A' j& ~9 S0 z) b" \反之,总线驱动是被动的接受设备驱动的struct device_driver并添加到drivers链表中。
2 u5 `; s/ X7 T+ S9 l6 J% u
$ U3 k: Y( W. r+ K) |  L3 u" {  Z% S+ K( M* u  D# ]; V, Q
四、实例-ldd3里边的例子' _  r) n: ^' \5 Q% R5 Z! C
- |& N# u6 Y- k+ ]0 d' j
1.总线驱动的注册与注销
! V0 x0 a3 K4 n: t" H/ W2 x! [8 Y# ^3 g4 f
  • struct bus_type ldd_bus_type = {
  •         .name = "ldd",
  •         .match = ldd_match,
  • //当一个总线上的新设备或者新驱动被添加时,会一次或者多次调用这个函数;用来匹配总线上的设备和驱动。
  • /*
  • static int ldd_match(struct device *dev, struct device_driver *driver){
  •   //return !(strncmp(dev->bus_id, driver->name, strlen(driver->name));
  •   return !strncmp(dev->init_name, driver->name, strlen(driver->name));
  •   //change by tankai
  •   //本测试demo,只是判断设备名和驱动名是否一样;实际可能会比较复杂,如USB是通过VID和PID
  • }
  • */
  •         .uevent  = ldd_hotplug,
  • };
  • bus_register(&ldd_bus_type);
  • bus_unregister(&ldd_bus_type);
  • struct device ldd_bus = {
  •         .bus_id   = "ldd0",
  •         .release  = ldd_bus_release
  • };
  • device_register(&ldd_bus);
  • device_unregister(&ldd_bus);
    : y) A. y  f9 ^7 {
! z3 H4 W' X+ `- S9 z
) y: j) ]9 J, G6 z/ r
2.总线驱动提供的设备驱动接口
8 o( v/ @6 @! m( |7 ~1 J; J8 B! Q& a  Z& a2 a( a: ^7 _
  • int register_ldd_driver(struct ldd_driver *driver){
  •   int ret;
  •   driver->driver.bus = &ldd_bus_type;
  •   if (driver->probe)
  •   driver->driver.probe = lddbus_drv_probe;
  •   if (driver->remove)
  •     driver->driver.remove = lddbus_drv_remove;
  •   if (driver->shutdown)
  •     driver->driver.shutdown = lddbus_drv_shutdown;
  •   if (driver->suspend)
  •     driver->driver.suspend = lddbus_drv_suspend;
  •   if (driver->resume)
  •     driver->driver.resume = lddbus_drv_resume;
  •   ret = driver_register(&driver->driver);
  •   //该函数很重要,会去bus上寻找匹配设备(间接调用总线的match接口)、如果匹配成功会调用驱动的探测函数
  •   if (ret)
  •     return ret;
  •   driver->version_attr.attr.name = "version";
  •   //driver->version_attr.attr.owner = driver->module;
  •   driver->version_attr.attr.mode = S_IRUGO;
  •   driver->version_attr.show = show_version;
  •   driver->version_attr.store = NULL;
  •   return driver_create_file(&driver->driver, &driver->version_attr);
  • }
    & i- H/ e& g$ D0 v

* \7 \$ g! @# X9 k6 U/ \4 I% b1 |: M% @- x+ x4 h' Q5 h
3.总线在扫描到设备后的注册接口
; A/ R4 {- D+ m5 S
0 z4 d: O+ ^: `$ v& F5 P/ r
  • int register_ldd_device(struct ldd_device *ldddev){
  •   ldddev->dev.bus = &ldd_bus_type;
  •   ldddev->dev.parent = &ldd_bus;
  •   ldddev->dev.release = ldd_dev_release;
  •   //strncpy(ldddev->dev.bus_id, ldddev->name, BUS_ID_SIZE);
  •   ldddev->dev.init_name = ldddev->name;  //change by tank@tcl.com
  •   return device_register(&ldddev->dev);
  •   //该函数很重要,会去bus上寻找匹配驱动(间接调用总线的match接口)、如果匹配成功会调用驱动的探测函数
  • }
    ' G  H! o1 R9 ^. i

7 W) z" h) t8 N3 H% H# o5 P5 ]8 K# L+ r+ k, E& }
五、以下贴上ldd3总线、设备、驱动demo9 z! O/ o* P& t" u$ l

/ S) d6 j5 v) b
. o& |. ^1 z2 F% s; s( b" [注意:
' s9 s' b; o& x& o" O1 b  Y) l0 N8 i/ T. |) L8 I- m& l% c
因为是模拟事件发生,因此、驱动程序module_init时有设备的注册过程,实际驱动中不需要这部分、是总线轮询或中断导致设备的注册(注意总线注册的设备不会进入设备文件系统下创建设备节点、它只是加入总线的设备链表并在匹配设备驱动时使用;设备文件系统下设备节点的创建,是在设备驱动的探测probe函数中完成)。' S( x* \3 p( l' \8 T) y2 A+ j- w: Y

4 ^+ Z9 L2 M/ k4 V' A2 U, m4 K9 X& Z1.总线# f+ }" S$ H* c' |8 ^0 Y
# h! W1 W$ r. {+ Z4 t
testbus.c6 |0 `" ?; l) e1 K% q

0 U" {% b! {' W1 n5 m9 A
  • #include <linux/device.h>
  • #include <linux/module.h>
  • #include <linux/kernel.h>
  • #include <linux/init.h>
  • #include <linux/string.h>
  • #include "lddbus.h"
  • MODULE_AUTHOR("Jonathan Corbet");
  • MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
  • static char *Version = "$Revision: 1.9 $";
  • /*
  • * Respond to hotplug events.
  • */
  • static int ldd_hotplug(struct device *dev, char **envp, int num_envp,
  •                 char *buffer, int buffer_size)
  • {
  •         envp[0] = buffer;
  •         if (snprintf(buffer, buffer_size, "LDDBUS_VERSION=%s",
  •                             Version) >= buffer_size)
  •                 return -ENOMEM;
  •         envp[1] = NULL;
  •         return 0;
  • }
  • /*
  • * Match LDD devices to drivers.  Just do a simple name test.
  • */
  • static int ldd_match(struct device *dev, struct device_driver *driver)
  • {
  •         //return !(strncmp(dev->bus_id, driver->name, strlen(driver->name));
  •         return !strncmp(dev->init_name, driver->name, strlen(driver->name));  //change by tank@tcl.com
  • }
  • /*
  • * The LDD bus device.
  • */
  • static void ldd_bus_release(struct device *dev)
  • {
  •         printk(KERN_DEBUG "lddbus release\n");
  • }
  • /*
  • * And the bus type.
  • */
  • struct bus_type ldd_bus_type = {
  •         .name = "ldd",
  •         .match = ldd_match,
  •         //.uevent  = ldd_hotplug,
  •         .uevent  = ldd_uevent,
  • };
  • struct device ldd_bus = {
  •         .init_name   = "ldd0",
  •         .release  = ldd_bus_release
  • };
  • /*
  • * Export a simple attribute.
  • */
  • static ssize_t show_bus_version(struct bus_type *bus, char *buf)
  • {
  •         return snprintf(buf, PAGE_SIZE, "%s\n", Version);
  • }
  • static BUS_ATTR(version, S_IRUGO, show_bus_version, NULL);
  • /*
  • * LDD devices.
  • */
  • /*
  • * For now, no references to LDDbus devices go out which are not
  • * tracked via the module reference count, so we use a no-op
  • * release function.
  • */
  • static void ldd_dev_release(struct device *dev)
  • {
  •         printk(KERN_ALERT"lddbus dev release \n");
  • }
  • int register_ldd_device(struct ldd_device *ldddev)
  • {
  •         ldddev->dev.bus = &ldd_bus_type;
  •         ldddev->dev.parent = &ldd_bus;
  •         ldddev->dev.release = ldd_dev_release;
  •         //strncpy(ldddev->dev.bus_id, ldddev->name, BUS_ID_SIZE);
  •         ldddev->dev.init_name = ldddev->name;  //change by tank@tcl.com
  •         return device_register(&ldddev->dev);
  • }
  • EXPORT_SYMBOL(register_ldd_device);
  • void unregister_ldd_device(struct ldd_device *ldddev)
  • {
  •         device_unregister(&ldddev->dev);
  • }
  • EXPORT_SYMBOL(unregister_ldd_device);
  • /*
  • * Crude driver inteRFace.
  • */
  • static int lddbus_drv_probe(struct device *_dev)
  • {
  •         struct ldd_driver *drv = to_ldd_driver(_dev->driver);
  •         struct ldd_device *dev = to_ldd_device(_dev);
  •         return drv->probe(dev);
  • }
  • static int lddbus_drv_remove(struct device *_dev)
  • {
  •         struct ldd_driver *drv = to_ldd_driver(_dev->driver);
  •         struct ldd_device *dev = to_ldd_device(_dev);
  •         return drv->remove(dev);
  • }
  • static void lddbus_drv_shutdown(struct device *_dev)
  • {
  •         struct ldd_driver *drv = to_ldd_driver(_dev->driver);
  •         struct ldd_device *dev = to_ldd_device(_dev);
  •         drv->shutdown(dev);
  • }
  • static int lddbus_drv_suspend(struct device *_dev, pm_message_t state)
  • {
  •         struct ldd_driver *drv = to_ldd_driver(_dev->driver);
  •         struct ldd_device *dev = to_ldd_device(_dev);
  •         return drv->suspend(dev, state);
  • }
  • static int lddbus_drv_resume(struct device *_dev)
  • {
  •         struct ldd_driver *drv = to_ldd_driver(_dev->driver);
  •         struct ldd_device *dev = to_ldd_device(_dev);
  •         return drv->resume(dev);
  • }
  • /*static*/ int lddbus_kill(struct ldd_device *dev)
  • {
  •         printk("lddbus_kill: %s\n",dev->dev.init_name);
  •         return 0;
  • }
  • EXPORT_SYMBOL(lddbus_kill);
  • static ssize_t show_version(struct device_driver *driver, char *buf)
  • {
  •         struct ldd_driver *ldriver = to_ldd_driver(driver);
  •         sprintf(buf, "%s\n", ldriver->version);
  •         return strlen(buf);
  • }
  • int register_ldd_driver(struct ldd_driver *driver)
  • {
  •         int ret;
  •         driver->driver.bus = &ldd_bus_type;
  •         if (driver->probe)
  •                 driver->driver.probe = lddbus_drv_probe;
  •         if (driver->remove)
  •                 driver->driver.remove = lddbus_drv_remove;
  •         if (driver->shutdown)
  •                 driver->driver.shutdown = lddbus_drv_shutdown;
  •         if (driver->suspend)
  •                 driver->driver.suspend = lddbus_drv_suspend;
  •         if (driver->resume)
  •                 driver->driver.resume = lddbus_drv_resume;
  •         ret = driver_register(&driver->driver);
  •         if (ret)
  •                 return ret;
  •         driver->version_attr.attr.name = "version";
  •         //driver->version_attr.attr.owner = driver->module;
  •         driver->version_attr.attr.mode = S_IRUGO;
  •         driver->version_attr.show = show_version;
  •         driver->version_attr.store = NULL;
  •         return driver_create_file(&driver->driver, &driver->version_attr);
  • }
  • void unregister_ldd_driver(struct ldd_driver *driver)
  • {
  •         driver_unregister(&driver->driver);
  • }
  • EXPORT_SYMBOL(register_ldd_driver);
  • EXPORT_SYMBOL(unregister_ldd_driver);
  • static int __init ldd_bus_init(void)
  • {
  •         int ret;
  •         ret = bus_register(&ldd_bus_type);
  •         if (ret)
  •                 return ret;
  •         if (bus_create_file(&ldd_bus_type, &bus_attr_version))
  •                 printk(KERN_NOTICE "Unable to create version attribute\n");
  •         ret = device_register(&ldd_bus);
  •         if (ret)
  •                 printk(KERN_NOTICE "Unable to register ldd0\n");
  •         return ret;
  • }
  • static void ldd_bus_exit(void)
  • {
  •         device_unregister(&ldd_bus);
  •         bus_unregister(&ldd_bus_type);
  • }
  • module_init(ldd_bus_init);
  • module_exit(ldd_bus_exit);
    ; Z! D: T$ ?$ y( {/ }$ l

% n0 _9 N. A2 e( ]
9 a: `' F8 U0 @lddbus.h
2 ?; X8 y6 x; L& u6 U3 `
) C% j  ^' J# L1 T* ?* u
  • /*
  • * Definitions for the virtual LDD bus.
  • *
  • * $Id: lddbus.h,v 1.4 2004/08/20 18:49:44 corbet Exp $
  • */
  • //extern struct device ldd_bus;
  • extern struct bus_type ldd_bus_type;
  • /*
  • * The LDD driver type.
  • */
  • /*
  • * A device type for things "plugged" into the LDD bus.
  • */
  • struct ldd_device {
  •         char *name;
  •         //struct ldd_driver *driver;
  •         struct device dev;
  • };
  • #define to_ldd_device(x) container_of((x), struct ldd_device, dev)
  • struct ldd_driver {
  •         char *version;
  •         struct module *module;
  •         int (*probe)(struct ldd_device *);
  •         int (*remove)(struct ldd_device *);
  •         void (*shutdown)(struct ldd_device *);
  •         int (*suspend)(struct ldd_device *, pm_message_t state);
  •         int (*resume)(struct ldd_device *);
  •         struct device_driver driver;
  •         struct driver_attribute version_attr;
  • };
  • #define to_ldd_driver(drv) container_of(drv, struct ldd_driver, driver)
  • extern int lddbus_kill(struct ldd_device *dev);
  • extern int register_ldd_device(struct ldd_device *);
  • extern void unregister_ldd_device(struct ldd_device *);
  • extern int register_ldd_driver(struct ldd_driver *);
  • extern void unregister_ldd_driver(struct ldd_driver *);
    $ C0 h9 U' |2 e4 z5 y3 F6 k
                                             
: r: _! U0 w' {7 z4 o% b: L* C) A& `& H  v
2.设备与设备驱动
* I# w2 b1 R( V( G( f  m& k2 |* r7 e, y: h! d4 ]$ u0 m) `
testmini.c
0 T& E5 J* X* c+ \# T8 u/ |+ \$ C. ~. x
  • #include <linux/platform_device.h>
  • #include <linux/miscdevice.h>
  • #include <linux/interrupt.h>
  • //#include <asm/arch/map.h>
  • #include <asm/io.h>
  • #include <linux/irq.h>
  • #include <linux/wait.h>
  • #include <linux/semaphore.h>
  • #include <linux/module.h>
  • #include <linux/fs.h>
  • #include "lddbus.h"
  • #include <linux/sched.h>
  • //指向系统所拥有的资源信息,此信息为公用信息
  • //可以被多用户共同使用
  • static struct resource *mini_mem;
  • static struct resource *mini_irq;
  • static void __iomem *mini_base;
  • static unsigned char wq_flag = 0 ; //wait queue 队列的唤醒标志
  • //设备的数据结构,独立于platform的数据结构,此数据结构
  • //为驱动开发人员所要重点考虑的
  • //数据为用户公用的
  • struct Mini_Dev
  • {
  •         struct miscdevice mdev;
  •         wait_queue_head_t wq;
  •         struct semaphore sem;
  • };
  • struct Mini_Dev *p_mdev;
  • static ssize_t s3c2440mini_read(struct file * file, char __user * userbuf,
  •                 size_t count, loff_t * off)
  • {
  •         printk ("MINI TEST ..............READ\n");
  •         return 0;
  • }
  • static ssize_t s3c2440mini_write(struct file *file, const char __user *data,
  •                 size_t len, loff_t *ppos)
  • {
  •         printk ("MINI TEST ..............write\n");
  •         return 0;
  • }
  • #define IOCTL_MINI_WAITIRQ _IOR('M',1,int)
  • #define IOCTL_MINI_SENDDATA _IOR('M',2,int)
  • static int s3c2440mini_ioctl(struct inode *inode, struct file *file,
  •                 unsigned int cmd, unsigned long arg)
  • {
  •         int i;
  •         switch(cmd)
  •                 {
  •                 case IOCTL_MINI_WAITIRQ:
  •                         wait_event_interruptible(p_mdev->wq, (wq_flag)&0x01);
  •                         wq_flag = 0;
  •                         break;
  •                 case IOCTL_MINI_SENDDATA:
  •                         for ( i = 0 ; i < 0x1000000; i ++)
  •                                 {
  •                                 writeb(0xff,mini_base);
  •                                 }
  •                         break;
  •                 }
  •         return 0;
  • }
  • static int s3c2440mini_open(struct inode *inode, struct file *file)
  • {
  •         return 0;
  • }
  • static int s3c2440mini_release(struct inode *inode, struct file *file)
  • {
  •         printk ("MINI TEST ..............release\n");
  •         return 0;
  • }
  • //设备所具有的file 操作结构是驱动的工作重点
  • //同时也是设备功能实现的地方
  • static struct file_operations mini_ops = {
  •         .owner          = THIS_MODULE,
  •         .write         = s3c2440mini_write,
  •         .read         = s3c2440mini_read,
  •         .unlocked_ioctl                = s3c2440mini_ioctl,
  •         .release        = s3c2440mini_release,
  •         .open        = s3c2440mini_open,
  • };
  • //kernel interface
  • //platform 驱动数据结构,提供了探测、移除、挂起、回复和关闭的
  • //的系统接口,使系统设备更加的规范
  • //.driver 挂接着设备的数据结构和资源信息,这些信息已经提前被
  • //注册到系统里,只有在.name相同的情况下调用platform_driver_register才能
  • //注册成功
  • static struct ldd_device mini_device = {
  •         .name         = "mini",
  • };
  • static int mini_probe (struct ldd_device * dev)
  • {
  •         printk("mini_probe %s\n",dev->name);
  •         lddbus_kill(dev);
  •         return 0;
  • }
  • static struct ldd_driver mini_driver = {
  •         .version = "$Revision: 1.21 $",
  •         .module = THIS_MODULE,
  •         .probe        = mini_probe,
  •         .driver = {
  •                 .name = "mini",
  •         },
  • };
  • static int __init mini_init(void)
  • {
  •         register_ldd_device(&mini_device);
  •         return register_ldd_driver(&mini_driver);
  • }
  • static void __exit mini_exit(void)
  • {
  •         unregister_ldd_device(&mini_device);
  •         return         unregister_ldd_driver(&mini_driver);
  • }
  • module_init(mini_init);
  • module_exit(mini_exit);
  • MODULE_AUTHOR("ljf");
  • MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");
    $ B* J5 Q% h9 G+ R1 o" s4 X, G
                              
0 @& ^& {; F* _' |; p, X1 p3 d* l" e) T& Z" g* g$ u8 H
Makefile& T( D% y9 Q% q/ Q6 T

" S; ~4 F3 F  p9 E
  •         obj-m := testlddbus.o testmini.o
  •         PWD := $(shell pwd)
  •         KERNELDIR := /usr/src/linux-headers-3.0.0-26-generic/
  • default:
  •         $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
  • #        cp -rf mini.ko ../module/
  • #        cp -rf lddbus.ko ../module/
  • clean:
  •         rm *.mod.c *.o *.ko *.bak modules.* Module.*
    ' a" h0 ~# v5 a1 V) R

) k" E* @" ?; r/ u5 U" W. ^
9 Z% ~1 O% p0 o* X" @' J( Q
  • TA的每日心情
    开心
    2023-5-15 15:14
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    2#
    发表于 2021-8-2 20:38 | 只看该作者
    驱动数据结构,提供了探测、移除、挂起、回复和关闭的

    该用户从未签到

    3#
    发表于 2021-8-4 09:40 | 只看该作者
    操作系统加载总线驱动,开始扫描设备、并为其申请struct device结构,最后挂入总线驱动devices链表
  • TA的每日心情

    2019-11-29 15:37
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    4#
    发表于 2021-8-4 09:41 | 只看该作者
    数据结构kernel/include/linux/device.h

    该用户从未签到

    5#
    发表于 2021-8-4 09:41 | 只看该作者
    支持热插拔
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