ARM+Linux 的儀器控制系統的設計模式分析

另一個重要數據結構是file結構體，主要包括以下成員：

它代表一個打開的文件，只出現在內核空間，與用戶空間的file是不同的。在open操作時創建，然后傳遞給file_operations的其他函數指針，直到close。

第三個重要數據結構即inode，其成員包括：dev_ti_rdev和struet cdev*i_cdev，其中i_rdev中包含實際設備號，可以通過下面兩個宏函數獲取主從設備號：

初始化file_operations結構體后，要將其中定義的各個方法如open，release，write，read，ioctl等一一實現。其函數名即初始化這個file_operations結構體時各成員函數指針。當在用戶空間調用open時，內核空間的open方法即相應操作，其他方法同理。

1.2 驅動初始化和卸載清理工作

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

在初始化函數中，首先進行設備的注冊。主設備號表示對應的驅動程序，次設備號由內核使用，用于正確確定設備文件所指的設備。可以動態申請或者靜態申請設備號。動態申請使用下面的函數：

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

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

在系統控制要求中，需要訪問ARM的I/O端口，包括普通I/O口和復用為IRQO的PB29引腳，然而Linux中對I/O端12和I/0內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內存。有兩種方法實現地址映射，一種是使用ioremap為I/O內存區域分配虛擬地址，用iounmap取消，另一種是使用內核已經定義好的虛擬地址。這里主要介紹第二種方式。