linux驱动之设备模型

linux 设备驱动模型

inux2.6提供了新的设备模型：总线、驱动、设备。基本关系简要的概括如下：

驱动核心可以注册多种类型的总线。

每种总线下面可以挂载许多设备。(通过kset devices)

每种总线下可以用很多设备驱动。(通过包含一个kset drivers)}

每个驱动可以处理一组设备。按照我的理解就是所有的设备都挂载到总线上，当加载驱动时，驱动就支总线上找到自己对应的设备。或者先把驱动加载上，来了一个设备就去总线找驱动。

一：总线

总线是处理器与设备之间通道，在设备模型中，所有的设备都通过总线相连。

（1）总线结构

bus_type：

 struct bus_type {
 const char  * name;//设备名称
 struct subsystem subsys;//代表自身
 struct kset  drivers;   //当前总线的设备驱动集合
 struct kset  devices; //所有设备集合
 struct klist  klist_devices;
 struct klist  klist_drivers;
 struct bus_attribute * bus_attrs;//总线属性
 struct device_attribute * dev_attrs;//设备属性
 struct driver_attribute * drv_attrs;
 int  (*match)(struct device * dev, struct device_driver * drv);//设备驱动匹配函数
 int  (*uevent)(struct device *dev, char **envp,
       int num_envp, char *buffer, int buffer_size);//热拔插事件
 int  (*probe)(struct device * dev);
 int  (*remove)(struct device * dev);
 void  (*shutdown)(struct device * dev);
 int  (*suspend)(struct device * dev, pm_message_t state);
 int  (*resume)(struct device * dev);
};

在后面的实例当中用到了里面的两个成员

1：const char *name;
2：int  (*match)(struct device * dev, struct device_driver * drv);

设备驱动匹配函数，这个匹配函数是很关键的东西，这是建立总线上设备与驱动的桥梁，当一个新的设备或驱动被添加到一个总线上时被调用。

（2）总线的操作：

注册：int bus_register(struct bus_type * bus)

注销：void bus_unregister(struct bus_type *bus);

（3）总线属性 bus_attribute

struct bus_attribute {
struct attribute attr;
ssize_t (*show)(struct bus_type *bus, char *buf);
ssize_t (*store)(struct bus_type *bus, const char *buf,size_t count);
};
BUS_ATTR(name, mode, show, store);

这个宏声明一个结构, 产生它的名子通过前缀字符串 bus_attr_ 到给定的名子(bus_attr_name)，然后利用bus_create_file来创建总线属性

int bus_create_file(struct bus_type *bus, struct bus_attribute *attr);

参数中的attr，即为bus_attr_name。

另外, 就是参数中的 show 方法，设置方法如下

static ssize_t show_bus_version(struct bus_type *bus, char *buf) {
return snprintf(buf, PAGE_SIZE, "%s\n", Version);
}

总线属性的删除, 使用:

void bus_remove_file(struct bus_type *bus, struct bus_attribute *attr);

（4）总线实例：

1：首先是要准备一个总线bus_type.也就是定义一个bus_type，然后给它填上一些成员。定义如下：

struct bus_type my_bus_type = {

.name = "my_bus",

.match = my_match,

};

这里就对其两个成员赋值了。一个是名称。另一个则是匹配函数：

2，总线本身也是要对应一个设备的。还要为总线创建设备。

struct device my_bus = {

.bus_id = "my_bus0",

.release = my_bus_release

};

源代码：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/string.h>
static char *version = "version 1.0";
//用于判断指定的驱动程序是否能处理指定的设备。
static int my_match(struct device *dev, struct device_driver *driver) {
	return !strncmp(dev->bus_id, driver->name, strlen(driver->name));
}
static int my_bus_release(struct device *dev) {
	return 0;
}
static ssize_t show_bus_version(struct bus_type *bus, char *buf) {
	return sprintf(buf, PAGE_SIZE, "%s\n", version);
}
static BUS_ATTR(version, S_IRUGO, show_bus_version, NULL);

struct device my_bus = {//定义总线设备
	.bus_id = "my_bus0",
	.release = my_bus_release,
};
EXPORT_SYMBOL(my_bus);
struct bus_type my_bus_type = {  //定义总线类型
	.name = "my_bus",
	.match = my_match,
};
EXPORT_SYMBOL(my_bus_type);
static int __init my_bus_init(void){
	int ret;
	ret = bus_register(&my_bus_type);//注册总线
	if(ret)
		printk("bus_register failed!\n");
	if(bus_create_file(&my_bus_type, &bus_attr_version))//创建总线属性
		printk("Creat bus failed!\n");
	ret = device_register(&my_bus);//注册总线设备
	if (ret)
		printk("device_register failed!\n");
	return ret;
}
static void __exit my_bus_exit(void) {
   bus_unregister(&my_bus_type);//删除总线属性
	device_unregister(&my_bus);//删除总线设备
}
module_init(my_bus_init);
module_exit(my_bus_exit);
MODULE_AUTHOR("Fany");
MODULE_LICENSE("GPL");

（5）测试

将bus.c以动态加载的方式加载到内核，insmod bus.ko，在/sys/bus/目录下会有一个my_bus目录，这就是我们添加的总线。该目录下有devices，drivers目录，因为该总线上没有挂载任何设备和驱动，所以这两个目录都为空；同时，在/sy/devices目录下，还可看到my_bus0设备（总线本身也是一种设备）。

二：设备：

设备结构体

关于设备的一些常用结构体：device，

1：struct device {

struct device * parent; //父设备，一般一个bus也对应一个设备。

struct kobject kobj;//代表自身

char bus_id[BUS_ID_SIZE];

struct bus_type * bus; /* 所属的总线 /

struct device_driver driver; / 匹配的驱动/

void driver_data; / data private to the driver 指向驱动 /

void platform_data; / Platform specific data，由驱动定义并使用/

...........更多字段忽略了

};

注册设备：int device_register(sruct device *dev)

注销设备：void device_unregister(struct device *dev);

2：设备属性：

sysfs 中的设备入口可有属性. 相关的结构是:

struct device_attribute {
struct attribute attr;
ssize_t (*show)(struct device *dev, char *buf);
ssize_t (*store)(struct device *dev, const char *buf,
size_t count);
};

这些属性结构可在编译时建立, 使用这些宏:

DEVICE_ATTR(name, mode, show, store);

结果结构通过前缀 dev_attr_ 到给定名子上来命名. 属性文件的实际管理使用通常的函数对来处理:

int device_create_file(struct device *device, struct device_attribute *entry);
void device_remove_file(struct device *dev, struct device_attribute *attr);

3：创建设备实例：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/string.h>
extern struct device my_bus; //这里用到了总线设备中定义的结构体
extern struct bus_type my_bus_type;
static int my_device_release() {
	return 0;
}
struct device my_dev={ //创建设备属性
	.bus = &my_bus_type,//定义总线类型
	.parent = &my_bus,//定义my_dev的父设备。
	.release = my_device_release,
};
static ssize_t mydev_show(struct device *dev, char *buf) {
	return sprintf(buf, "%s\n", "This is my device!");
}
static DEVICE_ATTR(dev, S_IRUGO, mydev_show, NULL);
static int __init my_device_init(void){
	int ret;
	strncpy(my_dev.bus_id, "my_dev", BUS_ID_SIZE); //初始化设备
	ret = device_register(&my_dev); //注册设备
	if (ret)
		printk("device register!\n");
	device_create_file(&my_dev, &dev_attr_dev); //创建设备文件
	return ret;
}
static void __exit my_device_exit(void) {
		device_unregister(&my_dev);//卸载设备
}
module_init(my_device_init);
module_exit(my_device_exit);
MODULE_AUTHOR("Fany");
MODULE_LICENSE("GPL");

4：测试

将设备device.c，编译成模块，以动态加载的方式加载到内核。会发现在sys/bus/my_bus/devices/目录下有一个my_dev设备，查看属性，它是挂在/sys/devices/my_bus0/my_dev目录下，至此添加设备成功。

三：设备驱动：

1：数据结构

关于驱动的常用结构体：device_driver

struct device_driver {

const char name; /驱动程序的名字( 在 sysfs 中出现 )/

struct bus_type bus; /驱动程序所操作的总线类型/

struct module *owner;

const char mod_name; / used for built-in modules /

int (probe) (struct device dev);

int (remove) (struct device dev);

void (shutdown) (struct device dev);

int (suspend) (struct device dev, pm_message_t state);

int (resume) (struct device *dev);

struct attribute_group **groups;

struct pm_ops *pm;

struct driver_private *p;

};

2：驱动程序的注册和注销

/注册device_driver 结构的函数是:/

int driver_register(struct device_driver *drv);
void driver_unregister(struct device_driver *drv);

3：驱动程序的属性

/driver的属性结构在:/

struct driver_attribute {
     struct attribute attr;
     ssize_t (*show)(struct device_driver *drv, char *buf);
     ssize_t (*store)(struct device_driver *drv, const char *buf, size_t count);
};
DRIVER_ATTR(_name,_mode,_show,_store) /*属性文件创建的方法:*/
int driver_create_file(struct device_driver * drv, struct driver_attribute * attr);//创建设备驱动的属性
void driver_remove_file(struct device_driver * drv, struct driver_attribute * attr);//删除设备驱动的属性

4：驱动实例

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/string.h>
extern struct bus_type my_bus_type;
static int my_probe(struct device *dev) {
	printk("Driver found device!\n");
	return 0;
};
static int my_remove(struct device *dev) {
	printk("Driver unpluged!\n");
	return 0;
};
struct device_driver my_driver = {
	.name = "my_dev",
	.bus = &my_bus_type,
	.probe = my_probe,
	.remove = my_remove,
};
//定义设备驱动属性
static ssize_t my_driver_show(struct device_driver *driver, char *buf) {
	return sprintf(buf, "%s\n", "This is my driver!");
};
static DRIVER_ATTR(drv, S_IRUGO, my_driver_show, NULL);
static int __init my_driver_init(void){
	int ret;
	//注册设备驱动
	ret = driver_register(&my_driver);
	if(ret)
		printk("driver_register failed!\n");
	//创建设备驱动属性
	ret = driver_create_file(&my_driver, &driver_attr_drv);
	if(ret)
		printk("create_driver_file failed!\n");

	return ret;
}
static void __exit my_driver_exit(void){
	driver_unregister(&my_driver);//注销设备驱动
}
module_init(my_driver_init);
module_exit(my_driver_exit);
MODULE_AUTHOR("Fany");
MODULE_LICENSE("GPL");

5：测试

当加载驱动程序时，终端界面上打印

Driver found device!

说明驱动找到了匹配的设备，看到打印这个时，想到在windows下插U盘，立马弹出“发现可移动设备”，有点相像！

再看看相应的目录：/sys/bus/my_bus/drivers/，多了一个my_dev。

说明添加驱动成功！