Linux下PCI設備驅動程序開發

　　在這個模塊里主要實現申請中斷、檢查讀寫模式以及申請對設備的控制權等。在申請控制權的時候，非阻塞方式遇忙返回，否則進程主動接受調度，進入睡眠狀態，等待其它進程釋放對設備的控制權。 

　　static int demo_open(struct inode *inode, struct file *file)
　　{
    /* 申請中斷，注冊中斷處理程序 */
    request_irq(card->irq, &demo_interrupt, SA_SHIRQ,
        card_names[pci_id->driver_data], card)) {
    /* 檢查讀寫模式 */
    if(file->f_mode & FMODE_READ) {
        /* ... */
    }
    if(file->f_mode & FMODE_WRITE) {
       /* ... */
    }
    
    /* 申請對設備的控制權 */
    down(&card->open_sem);
    while(card->open_mode & file->f_mode) {
        if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
            /* NONBLOCK模式，返回-EBUSY */
            up(&card->open_sem);
            return -EBUSY;
        } else {
            /* 等待調度，獲得控制權 */
            card->open_mode |= f_mode & (FMODE_READ | FMODE_WRITE);
            up(&card->open_sem);
            /* 設備打開計數增1 */
            MOD_INC_USE_COUNT;
            /* ... */
        }
    }
　　} 
 
　　5. 數據讀寫和控制信息模塊

　　PCI設備驅動程序可以通過demo_fops 結構中的函數demo_ioctl( )，向應用程序提供對硬件進行控制的接口。例如，通過它可以從I/O寄存器里讀取一個數據，并傳送到用戶空間里： 

　　static int demo_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
　　{
    /* ... */
    
    switch(cmd) {
        case DEMO_RDATA:
            /* 從I/O端口讀取4字節的數據 */
            val = inl(card->iobae + 0x10);
            
　　/* 將讀取的數據傳輸到用戶空間 */
            return 0;
    }
    
    /* ... */
　　} 
 
　　事實上，在demo_fops里還可以實現諸如demo_read( )、demo_mmap( )等操作，Linux內核源碼中的driver目錄里提供了許多設備驅動程序的源代碼，找那里可以找到類似的例子。在對資源的訪問方式上，除了有I/O指令以外，還有對外設I/O內存的訪問。對這些內存的操作一方面可以通過把I/O內存重新映射后作為普通內存進行操作，另一方面也可以通過總線主DMA（Bus Master DMA）的方式讓設備把數據通過DMA傳送到系統內存中。 

　　6. 中斷處理模塊

　　PC的中斷資源比較有限，只有0~15的中斷號，因此大部分外部設備都是以共享的形式申請中斷號的。當中斷發生的時候，中斷處理程序首先負責對中斷進行識別，然后再做進一步的處理。 

　　static void demo_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
　　{
    struct demo_card *card = (struct demo_card *)dev_id;
    u32 status;
    spin_lock(&card->lock);
    /* 識別中斷 */
    status = inl(card->iobase + GLOB_STA);
    if(!(status & INT_MASK)) 
    {
        spin_unlock(&card->lock);
        return;  /* not for us */
    }
    /* 告訴設備已經收到中斷 */
    outl(status & INT_MASK, card->iobase + GLOB_STA);
    spin_unlock(&card->lock);
    
    /* 其它進一步的處理，如更新DMA緩沖區指針等 */
　　} 
 

　　7. 釋放設備模塊

　　釋放設備模塊主要負責釋放對設備的控制權，釋放占用的內存和中斷等，所做的事情正好與打開設備模塊相反：

　　static int demo_release(struct inode *inode, struct file *file)
　　{
    /* ... */
    
    /* 釋放對設備的控制權 */
    card->open_mode &= (FMODE_READ | FMODE_WRITE);
    
    /* 喚醒其它等待獲取控制權的進程 */
    wake_up(&card->open_wait);
    up(&card->open_sem);
    
    /* 釋放中斷 */
    free_irq(card->irq, card);
    
    /* 設備打開計數增1 */
    MOD_DEC_USE_COUNT;
    
    /* ... */  
　　} 
 
　　8. 卸載設備模塊

　　卸載設備模塊與初始化設備模塊是相對應的，實現起來相對比較簡單，主要是調用函數pci_unregister_driver( )從Linux內核中注銷設備驅動程序： 

　　static void __exit demo_cleanup_module (void)
　　{
    pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);
　　}
 
　　四、小結

　　PCI總線不僅是目前應用廣泛的計算機總線標準，而且是一種兼容性最強、功能最全的計算機總線。而Linux作為一種新的操作系統，其發展前景是無法估量的，同時也為PCI總線與各種新型設備互連成為可能。由于Linux源碼開放，因此給連接到PCI總線上的任何設備編寫驅動程序變得相對容易。本文介紹如何編譯Linux下的PCI驅動程序，針對的內核版本是2.4。