Linux下PCI設備驅動程序開發

　　在用模塊方式實現PCI設備驅動程序時，通常至少要實現以下幾個部分：初始化設備模塊、設備打開模塊、數據讀寫和控制模塊、中斷處理模塊、設備釋放模塊、設備卸載模塊。下面給出一個典型的PCI設備驅動程序的基本框架，從中不難體會到這幾個關鍵模塊是如何組織起來的。 

　　/* 指明該驅動程序適用于哪一些PCI設備 */
　　static struct pci_device_id demo_pci_tbl [] __initdata = {
    {PCI_VENDOR_ID_DEMO, PCI_DEVICE_ID_DEMO,
     PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, DEMO},
    {0,}
　　};
　　/* 對特定PCI設備進行描述的數據結構 */
　　struct demo_card {
    unsigned int magic;
    /* 使用鏈表保存所有同類的PCI設備 */
    struct demo_card *next;
    
    /* ... */
　　}
　　/* 中斷處理模塊 */
　　static void demo_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
　　{
    /* ... */
　　}
　　/* 設備文件操作接口 */
　　static struct file_operations demo_fops = {
    owner:      THIS_MODULE,   /* demo_fops所屬的設備模塊 */
    read:       demo_read,    /* 讀設備操作*/
    write:      demo_write,    /* 寫設備操作*/
    ioctl:      demo_ioctl,    /* 控制設備操作*/
    mmap:       demo_mmap,    /* 內存重映射操作*/
    open:       demo_open,    /* 打開設備操作*/
    release:    demo_release    /* 釋放設備操作*/
    /* ... */
　　};
　　/* 設備模塊信息 */
　　static struct pci_driver demo_pci_driver = {
    name:       demo_MODULE_NAME,    /* 設備模塊名稱 */
    id_table:   demo_pci_tbl,    /* 能夠驅動的設備列表 */
    probe:      demo_probe,    /* 查找并初始化設備 */
    remove:     demo_remove    /* 卸載設備模塊 */
    /* ... */
　　};
　　static int __init demo_init_module (void)
　　{
    /* ... */
　　}
　　static void __exit demo_cleanup_module (void)
　　{
    pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);
　　}
　　/* 加載驅動程序模塊入口 */
　　module_init(demo_init_module);
　　/* 卸載驅動程序模塊入口 */
　　module_exit(demo_cleanup_module); 
 
　　上面這段代碼給出了一個典型的PCI設備驅動程序的框架，是一種相對固定的模式。需要注意的是，同加載和卸載模塊相關的函數或數據結構都要在前面加上__init、__exit等標志符，以使同普通函數區分開來。構造出這樣一個框架之后，接下去的工作就是如何完成框架內的各個功能模塊了。 

　　3. 初始化設備模塊

　　在Linux系統下，想要完成對一個PCI設備的初始化，需要完成以下工作：

　　檢查PCI總線是否被Linux內核支持； 
　　檢查設備是否插在總線插槽上，如果在的話則保存它所占用的插槽的位置等信息。 
　　讀出配置頭中的信息提供給驅動程序使用。 
　　當Linux內核啟動并完成對所有PCI設備進行掃描、登錄和分配資源等初始化操作的同時，會建立起系統中所有PCI設備的拓撲結構，此后當PCI驅動程序需要對設備進行初始化時，一般都會調用如下的代碼： 

　　static int __init demo_init_module (void)
　　{
    /* 檢查系統是否支持PCI總線 */
    if (!pci_present())
        return -ENODEV;
    /* 注冊硬件驅動程序 */
    if (!pci_register_driver(&demo_pci_driver)) {
        pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);
                return -ENODEV;
    }
    /* ... */
   
    return 0;
　　} 
 
　　驅動程序首先調用函數pci_present( )檢查PCI總線是否已經被Linux內核支持，如果系統支持PCI總線結構，這個函數的返回值為0，如果驅動程序在調用這個函數時得到了一個非0的返回值，那么驅動程序就必須得中止自己的任務了。在2.4以前的內核中，需要手工調用pci_find_device( )函數來查找PCI設備，但在2.4以后更好的辦法是調用pci_register_driver( )函數來注冊PCI設備的驅動程序，此時需要提供一個pci_driver結構，在該結構中給出的probe探測例程將負責完成對硬件的檢測工作。 

  　　static int __init demo_probe(struct pci_dev *pci_dev, const struct pci_device_id *pci_id)
　　{
    struct demo_card *card;
    /* 啟動PCI設備 */
    if (pci_enable_device(pci_dev))
        return -EIO;
    /* 設備DMA標識 */
    if (pci_set_dma_mask(pci_dev, DEMO_DMA_MASK)) {
        return -ENODEV;
    }
    /* 在內核空間中動態申請內存 */
    if ((card = kmalloc(sizeof(struct demo_card), GFP_KERNEL)) == NULL) {
        printk(KERN_ERR "pci_demo: out of memoryn");
        return -ENOMEM;
    }
    memset(card, 0, sizeof(*card));
    /* 讀取PCI配置信息 */
    card->iobase = pci_resource_start (pci_dev, 1);
    card->pci_dev = pci_dev;
    card->pci_id = pci_id->device;
    card->irq = pci_dev->irq;
    card->next = devs;
    card->magic = DEMO_CARD_MAGIC;
    /* 設置成總線主DMA模式 */    
    pci_set_master(pci_dev);
    /* 申請I/O資源 */
    request_region(card->iobase, 64, card_names[pci_id->driver_data]);
    return 0;
　　}