驅動程序如何實現設備函數對外圍設備操作及控制解析方案

1 引言

在Linux系統中，所有的外部設備都被看作是目錄/dev下的一個文件，也就是系統把外部設備當作特殊文件來處理，并為外部設備提供一種標準接口，使得系統像訪問文件一樣訪問外部設備。在嵌入式Linux中，同樣也是把外部設備當作文件來處理，應用程序通過調用標準的設備文件操作函數來打開、關閉、讀取和控制設備,從事過Linux開發的人員都用到過上述設備控制函數，可它的實現機制很多開發人員并不清楚，所以開發過程中經常遇到一些難以解決的問題，為了便于理解整個實現過程，下面先分析設備驅動程序。

2 設備驅動程序

2.1驅動程序的功能

驅動程序設計是嵌入式Linux開發中十分重要的部分，驅動程序是應用程序與硬件之間的一個中間軟件層，應該為應用程序展現硬件的所有功能，不應該強加其它的約束，對于硬件使用的權限和限制應該有應用程序層控制。要實現設備函數對外圍設備的操作和控制,首先必須分析驅動程序的構成和實現原理。

2.2驅動程序的基本結構及實現

嵌入式Linux設備驅動程序都有一些共性，就是編寫所有類型的驅動程序都通用的，操作系統提供給驅動程序的支持也大致相同。這些特性包括：

2.2.1兩個重要的函數

(1)設備的注冊和初始化mydriver_init()函數

static int mydriver_init(void){

int i;

…………

i = register_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,“mydriver”, mydriver_fops);

…………

}

i = register_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,“mydriver”, amp; mydriver_fops); 這是一個驅動程序的精髓，當執行insmod命令時，這個函數實現3個功能:第一，申請主設備號;第二，在內核中注冊設備的名字;第三，指定fops方法。其中所指定的fops方法就是用戶對設備進行操作的方法，例如 read,write,open,release等.

(2) 驅動清除mydriver_cleanup()函數

static void mydriver_cleanup(void)

{…………

unregister_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,”mydriver”);

………… }

該函數在執行rmmod的時候被調用,主要功能是卸載驅動程序.

2.2.2 file_operations 結構

每一個文件都有一個file的結構，在這個結構中有一個file_operations的結構體，這個結構體指明了能夠對該設備文件進行的操作, 如何實現這些操作，是編寫設備驅動程序大部分工作量所在。下面是本文所舉示例的file_operations結構：

設備short_ch對應的fops方法是這樣聲明的：

struct file_operations short_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

};