ch7 設(shè)備驅(qū)動程序.ppt

1、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計大學(xué)教程,第七章 設(shè)備驅(qū)動程序,主要內(nèi)容,7.1 概述 7.2 設(shè)備文件接口 7.3 中斷處理 7.4 應(yīng)用實例,7.1 概述,Linux作為unix的一個變種，它繼承了unix的設(shè)備管理方法，將所有的設(shè)備看作具體的文件，通過文件系統(tǒng)層對設(shè)備進(jìn)行訪問。所以在Linux/uclinux的框架結(jié)構(gòu)中，和設(shè)備相關(guān)的處理可以分為兩個層次文件系統(tǒng)層和設(shè)備驅(qū)動層。 設(shè)備驅(qū)動層屏蔽具體設(shè)備的細(xì)節(jié)，文件系統(tǒng)層則向用戶提供一組統(tǒng)一的、規(guī)范的用戶接口。,7.1 概述,7.1.1 設(shè)備驅(qū)動原理 所有操作系統(tǒng)下設(shè)備驅(qū)動程序的共同目標(biāo)是屏蔽具體物理設(shè)備的操作細(xì)節(jié)，實現(xiàn)設(shè)備無關(guān)性。在嵌入式操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)

2、動程序通常是內(nèi)核的重要部分，運行在內(nèi)核模式，即設(shè)備驅(qū)動程序為內(nèi)核提供了一個I/O接口，用戶使用這個接口實現(xiàn)對設(shè)備的操作。圖 72顯示了一個操作系統(tǒng)的輸入輸出子系統(tǒng)中各層次結(jié)構(gòu)和功能。,7.1.1 設(shè)備驅(qū)動原理,圖 72 I/O系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)和功能,7.1 概述,7.1.2 模塊化編程 由于歷史原因及出于效率方面的考慮，Linux是一個宏內(nèi)核。雖然這種宏內(nèi)核給Linux帶來了效率高的優(yōu)點，但也給它帶來了某種程度的麻煩，即一旦需要在內(nèi)核的基礎(chǔ)上增加一項功能時，就必須重新編譯整個內(nèi)核，這無疑給內(nèi)核功能的擴(kuò)充帶來了不便。于是，Linux發(fā)展了可安裝內(nèi)核模塊的機(jī)制“module”。,7.1.2 模塊化編程

3、,從代碼特征上來看，模塊就是可完成一項獨立功能的一組函數(shù)的集合； 從使用特征上來看，它在需要時可以隨時被安裝，而在不需要時又可以隨時被卸載。 準(zhǔn)確地說，模塊就是一個已編譯但未連接的可執(zhí)行文件。利用這種機(jī)制，我們可以根據(jù)需要，在不重新編譯內(nèi)核的情況下，將編譯好的模塊動態(tài)地插入運行中的內(nèi)核，或者將內(nèi)核中已經(jīng)存在的某個模塊移走。,7.1.2 模塊化編程,為了增強(qiáng)內(nèi)核的靈活性和為了方便，設(shè)備驅(qū)動程度應(yīng)被設(shè)計為可動態(tài)安裝的內(nèi)核模。于是，一個典型的Linux設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)包含以下幾部分代碼： 驅(qū)動程序模塊的注冊與注銷函數(shù)； 設(shè)備的打開、關(guān)閉、讀、寫及需要的其他操作函數(shù)； 設(shè)備的中斷服務(wù)程序。,7.1 概述

4、,7.1.3 設(shè)備類型 Linux中的設(shè)備可以分為三類：字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 1.字符設(shè)備 字符設(shè)備是指數(shù)據(jù)處理以字節(jié)為單位按順序進(jìn)行的設(shè)備，它沒有緩沖區(qū)，不支持隨機(jī)讀寫。 在對字符設(shè)備發(fā)出讀/寫請求時，實際的硬件I/O一般就緊接著發(fā)生了。,7.1.3 設(shè)備類型,作為最簡單的輸入輸出設(shè)備，操作系統(tǒng)將字符設(shè)備作為設(shè)備文件管理。其文件結(jié)點和目錄管理方式與普通文件相同。 字符設(shè)備的初始化在內(nèi)核啟動時進(jìn)行。某個字符設(shè)備初始化時，其驅(qū)動程序會構(gòu)造一個device_struct結(jié)構(gòu)，將其作為字符向量數(shù)組chrdevs的一個元素向Linux內(nèi)核注冊。,7.1.3 設(shè)備類型,2.塊設(shè)備 塊設(shè)備是指那些

5、在輸入/輸出時數(shù)據(jù)處理以塊為單位的設(shè)備，它一般都采用了緩存技術(shù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)的隨機(jī)讀寫。典型的塊設(shè)備有硬盤、CD-ROM等。 對用戶來說，塊設(shè)備和字符設(shè)備的訪問接口都是一樣的，都是一組基于文件的系統(tǒng)調(diào)用，如read，write等，它們在實現(xiàn)上細(xì)節(jié)的區(qū)別僅在內(nèi)核和驅(qū)動程序的軟件接口上。,7.1.3 設(shè)備類型,3.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 在Linux中，整個網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動程序的框架可分為四層，從上到下分別為協(xié)議接口層、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層、提供實際功能的設(shè)備驅(qū)動功能層、以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)媒介層。,7.1.3 設(shè)備類型,圖 74 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu),7.1.3 設(shè)備類型,（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口 所謂的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，它既包括純軟

6、件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，如環(huán)路（loopback），也包括硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，如以太網(wǎng)卡。在Linux中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口是由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)device來表示的。它操作的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)包是通過結(jié)構(gòu)sk_buff來封裝的。,7.1.3 設(shè)備類型,（2）網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序加載方法 目前，Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序的加載有兩種方式。一種是系統(tǒng)啟動時，由內(nèi)核自動檢測并靜態(tài)加載，稱之為“啟動初始化方式”；另一種是通過模塊化機(jī)制在系統(tǒng)運行過程中根據(jù)需要由用戶或系統(tǒng)進(jìn)程動態(tài)加載，稱之為“模塊初始化方式”。,7.1 概述,7.1.4 設(shè)備號 傳統(tǒng)的設(shè)備管理中，除了設(shè)備類型外，Linux/uclinux內(nèi)核還需要一對被稱作為主設(shè)備號、次設(shè)

7、備號的參數(shù)，才能唯一地標(biāo)識設(shè)備。 主設(shè)備號（major number）標(biāo)識設(shè)備對應(yīng)的驅(qū)動程序。系統(tǒng)中不同的設(shè)備可以有相同的主設(shè)備號，主設(shè)備號相同的設(shè)備使用相同的驅(qū)動程序，內(nèi)核利用主設(shè)備號將設(shè)備與相應(yīng)的驅(qū)動程序?qū)?yīng)。,7.1.4 設(shè)備號,次設(shè)備號（minor number）用來區(qū)分具體設(shè)備的驅(qū)動程序?qū)嵗?，只能由設(shè)備驅(qū)動程序使用，內(nèi)核的其他部分僅將它作為參數(shù)傳遞給驅(qū)動程序。 向系統(tǒng)添加一個驅(qū)動程序相當(dāng)于添加一個主設(shè)備號，字符型設(shè)備主設(shè)備號的添加和注銷分別通過調(diào)用函數(shù)register_chrdev()和unregister_chrdev()實現(xiàn)。,主要內(nèi)容,7.1 概述 7.2 設(shè)備文件接口 7.3

8、 中斷處理 7.4 應(yīng)用實例,7.2 設(shè)備文件接口,7.2.1 用戶訪問接口 1.open入口點 打開設(shè)備準(zhǔn)備I/O操作。對字符設(shè)備文件進(jìn)行打開操作，都會調(diào)用設(shè)備的open入口點。open子程序必須對將要進(jìn)行的I/O操作做好必要的準(zhǔn)備工作，如清除緩沖區(qū)等。如果設(shè)備是獨占的，即同一時刻只能有一個程序訪問此設(shè)備，則open子程序必須設(shè)置一些標(biāo)志以表示設(shè)備處于忙狀態(tài)。,7.2.1 用戶訪問接口,2.open入口點 close()函數(shù)的作用是關(guān)閉由open()函數(shù) 打開的文件，其調(diào)用格式為： int close（int handle）； 該函數(shù)關(guān)閉文件描述字handle相連的文件。,7.2.1 用戶訪

9、問接口,3.read入口點 從設(shè)備上讀數(shù)據(jù)。對于有緩沖區(qū)的I/O操作， 一般是從緩沖區(qū)里讀數(shù)據(jù)。read()函數(shù)的調(diào)用格式為： int read（int handle，void *buf，int count）; read()函數(shù)從handle（文件描述字）相連的文件中，讀取count個字節(jié)放到buf所指的緩沖區(qū)中，返回值為實際所讀字節(jié)數(shù)，返回-1表示出錯。返回0表示文件結(jié)束。,7.2.1 用戶訪問接口,4.write入口點 往設(shè)備上寫數(shù)據(jù)，對于有緩沖區(qū)的I/O操作，一般是把數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)里。write()函數(shù)的調(diào)用格式為： int write（int handle，void *buf，int

10、count）; write()函數(shù)把count個字節(jié)從buf指向的緩沖區(qū)寫入與handle相連的文件中，返回值為實際寫入的字節(jié)數(shù)。,7.2.1 用戶訪問接口,5.ioctl入口點 執(zhí)行讀、寫之外的操作。函數(shù)原型為： int ioctl（int fd，int cmd，） 參數(shù)cmd不經(jīng)修改地傳遞給驅(qū)動程序，可選的arg參數(shù)無論是指針還是整數(shù)值，都以unsigned long的形式傳遞給驅(qū)動程序。,7.2 設(shè)備文件接口,7.2.2 一些重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1.file_operations結(jié)構(gòu) 在Linux中，常用一個結(jié)構(gòu)作為調(diào)用設(shè)備驅(qū)動程序中各個函數(shù)的跳轉(zhuǎn)表，即把指向這組入口點的指針集中在一個結(jié)構(gòu)中。

11、這個結(jié)構(gòu)就是定義于linux/fs.h文件中的file_operations。,7.2.2 一些重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),2.文件結(jié)構(gòu) 在中定義的struct file是設(shè)備驅(qū)動程序的第二個最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。File結(jié)構(gòu)代表一個“打開的文件”，它與由structinode表示的“磁盤設(shè)備文件”有所不同。File結(jié)構(gòu)由內(nèi)核在打開時創(chuàng)建，而且在關(guān)閉前作為參數(shù)傳遞給操作在設(shè)備上的函數(shù)。在文件關(guān)閉后，內(nèi)核釋放這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,7.2.2 一些重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),3.inode結(jié)構(gòu) inode結(jié)構(gòu)由內(nèi)核在內(nèi)部用來表示文件。因此，它和代表打開文件描述符的文件結(jié)構(gòu)是不同的。可能有代表單個文件的多個打開描述符的許多文件結(jié)構(gòu)，但是

12、它們都指向一個單一的inode結(jié)構(gòu)。,7.2 設(shè)備文件接口,7.2.3 I/O操作 1.ioctl 大部分驅(qū)動除了需要讀寫設(shè)備的能力，往往還需要通過設(shè)備驅(qū)動進(jìn)行各種硬件控制的能力。用戶空間必須常常能夠請求設(shè)備進(jìn)行超出簡單的數(shù)據(jù)傳輸之外的操作。最常用的通過設(shè)備驅(qū)動程序完成控制動作的方法就是實現(xiàn)ioctl函數(shù)。,7.2.3 I/O操作,2.阻塞型和非阻塞型I/O操作 對于read調(diào)用，可能沒有數(shù)據(jù)可讀，而又沒有到達(dá)文件末尾；或者一個進(jìn)程可能試圖寫操作，但是設(shè)備因為輸出緩沖滿了還沒有準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。調(diào)用進(jìn)程往往不關(guān)心這種問題，程序員只希望調(diào)用read或write，并且使調(diào)用在必要的工作完成后返回。,

13、7.2.3 I/O操作,2.阻塞型和非阻塞型I/O操作 在這種情形下，驅(qū)動程序應(yīng)當(dāng)（缺省地）阻塞進(jìn)程，使它進(jìn)入睡眠直到請求可繼續(xù)，即阻塞型I/O操作。有時為實現(xiàn)正確的unix語義，要求一個操作不阻塞，即便它不能完全地進(jìn)行下去，或者有時調(diào)用進(jìn)程通知你，不管I/O是否繼續(xù)，它都不想阻塞，這就是非阻塞型I/O操作。,7.2.3 I/O操作,3.異步觸發(fā) 盡管大多數(shù)時候，阻塞型、非阻塞型I/O操作以及select的結(jié)合可以有效地查詢設(shè)備，但某些時候用這種技術(shù)管理就不夠高效了。例如，一個在低優(yōu)先級執(zhí)行長計算循環(huán)的進(jìn)程，需要盡可能快地處理輸入數(shù)據(jù)。更好的方法是通過使能異步觸發(fā)，無論何時數(shù)據(jù)可用，這個進(jìn)程接

14、受一個信號并不需要自己去查詢。,7.2.3 I/O操作,要打開異步觸發(fā)機(jī)制，用戶程序必須執(zhí)行兩個步驟。 首先，指定一個進(jìn)程作為文件的擁有者（屬主）。當(dāng)一個進(jìn)程使用fcntl系統(tǒng)調(diào)用發(fā)出F_SETOWN命令時，這個擁有者進(jìn)程的ID被保存在filp-f_owner中； 第二步，為了確實打開異步觸發(fā)機(jī)制，用戶程序還必須通過另外一個fcntl命令F_SETFL設(shè)置設(shè)備的FASYNC標(biāo)志。,主要內(nèi)容,7.1概述 7.2設(shè)備文件接口 7.3中斷處理 7.4應(yīng)用實例,7.3 中斷處理,在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，中斷是發(fā)揮硬件尤其是CPU性能的一個重要方面。一般情況下操作系統(tǒng)向具體的硬件發(fā)出一個請求操作，該硬件就在自

15、己的設(shè)備控制器控制下工作，在它完成所請求的任務(wù)時，利用中斷來通知操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)根據(jù)它的狀態(tài)調(diào)用相應(yīng)的處理函數(shù)進(jìn)行處理，這樣就避免了在硬件工作時操作系統(tǒng)的無效等待，提高了系統(tǒng)的運行效率。,7.3 中斷處理,7.3.1 注冊中斷處理程序 向內(nèi)核注冊中斷處理程序主要實現(xiàn)兩個功能：一是注冊中斷號，二是注冊中斷處理函數(shù)。在Linux中對應(yīng)的中斷處理注冊函數(shù)為： int request_irq（unsigned int irq，void（*handler）（int，void *，struct pt_regs *），unsigned long flags，const char *device，void

16、*dev_id）；,7.3.1 注冊中斷處理程序,返回值： request_irq 返回0表示成功；返回-INVAL表示失敗(irq15或handler=NULL)；返回-EBUSY表示中斷已經(jīng)被占用且不能共享。,7.3.1 注冊中斷處理程序,在一個設(shè)備驅(qū)動程序向內(nèi)核注冊了中斷服務(wù)程序后，中斷到來時的調(diào)度就由內(nèi)核的中斷處理子系統(tǒng)來完成了。中斷處理子系統(tǒng)的一個主要任務(wù)是根據(jù)中斷號找到正確的中斷處理代碼段。如圖 76所示，Linux中維護(hù)了一個irq_action指針指向的中斷函數(shù)處理向量表，該表由irqaction結(jié)構(gòu)組成。,7.3 中斷處理,7.3.2 中斷處理程序?qū)崿F(xiàn) 構(gòu)建了中斷處理的框架后

17、，接下來的任務(wù)就是根據(jù)實際任務(wù)實現(xiàn)中斷處理程序的具體功能。通常中斷處理程序的主要任務(wù)是喚醒那些在設(shè)備上睡眠的進(jìn)程，告訴它們進(jìn)入運行態(tài)的條件已經(jīng)具備，使之進(jìn)行相應(yīng)的處理。 中斷處理的一個主要特點是必須在中斷時間內(nèi)運行，這使得它的行為受到些限制。,7.3.2 中斷處理程序?qū)崿F(xiàn),中斷函數(shù)處理向量表示意圖,7.3.2 中斷處理程序?qū)崿F(xiàn),一般在中斷產(chǎn)生時，系統(tǒng)都要暫時關(guān)閉其它中斷，如果該中斷是快速中斷，它可以在很短的時間內(nèi)完成，這對其它的中斷影響很小。但對于那些耗時很多的中斷該怎么處理呢? 在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中處理這種情況主要是將一個中斷處理分離成“上半部”和“下半部”兩個階段。,主要內(nèi)容,7.1 概述 7

18、.2 設(shè)備文件接口 7.3 中斷處理 7.4 應(yīng)用實例,7.4 應(yīng)用實例,7.4.1 字符設(shè)備按鍵驅(qū)動程序 構(gòu)建了中斷處理的框架后，接下來的任務(wù)就是根據(jù)實際任務(wù)實現(xiàn)中斷處理程序的具體功能。通常中斷處理程序的主要任務(wù)是喚醒那些在設(shè)備上睡眠的進(jìn)程，告訴它們進(jìn)入運行態(tài)的條件已經(jīng)具備，使之進(jìn)行相應(yīng)的處理。 中斷處理的一個主要特點是必須在中斷時間內(nèi)運行，這使得它的行為受到些限制。,7.4.1字符設(shè)備按鍵驅(qū)動程序,按鍵的硬件連接如圖 77所示。,圖 77 按鍵的硬件連接,7.4.1字符設(shè)備按鍵驅(qū)動程序,1.設(shè)備初始化 驅(qū)動程序在init_keyboard()中實現(xiàn)向系統(tǒng)注冊主次設(shè)備號、設(shè)備名，并初始化寄存

19、器。代碼如下： void init_dev_set（void） ICR = 0 x00；/低電平觸發(fā)中斷 PDDIR = 0 x80；/設(shè)置PD7為輸入 PDSEL = 0 x80；/PD7作為I/O與外部連接 PDKBEN = 0 x00；/鍵盤中斷使能 ,7.4.1字符設(shè)備按鍵驅(qū)動程序,int init_keyboard（void） #define keyboard_major 50/手動分配主設(shè)備號為50 #define keyboard_minor 0/次設(shè)備號為0 int rc； /向系統(tǒng)注冊字符設(shè)備 rc = register_chrdev（keyboard_major，keybo

20、ard，& keyboard_fops）； if（rc0） /register_chrdev()的返回值小于零，注冊失敗 printk（Panic! Could not register keyboard-Drivern）； else init_dev_set()； return rc； ；,7.4.1字符設(shè)備按鍵驅(qū)動程序,2.注冊中斷和中斷處理程序 在open函數(shù)中向內(nèi)核注冊中斷，代碼如下： static int keyboard_open（struct inode *inode，struct file *file） rc = request_irq（IRQ_MACHSPEC|IRQ6_IR

21、Q_NUM，keyboard_interrupt，IRQ_FLG_STD，keyboard-IRQ，NULL）； if（rc）/返回值不為零，則注冊失敗 printk（keyboard-Driver：Error while installing interrupt handlern）； return -ENODEV； ； MOD_INC_USE_COUNT； return 0； ,7.4.1字符設(shè)備按鍵驅(qū)動程序,中斷處理程序如下： static void keyboard_interrupt（int irq，void *dev_id，struct pt_regs *regs） ISR |= （

22、118）； wake_up_interruptible（&wq）；/喚醒隊列 #ifdef DEBUG printk（Ive woken up the processn）； #endif return 0； ,7.4.1字符設(shè)備按鍵驅(qū)動程序,3.read的實現(xiàn) static int keyboard_read（struct inode *inode，struct file *file，char *buffer，int size） char * ch； #ifdef DEBUG /調(diào)用讀函數(shù)時的調(diào)試信息 printk（“Im reading the device!n”）； #endif inte

23、rruptible_sleep_on（&wq）； #ifdef DEBUG printk（Im wake up!n）； #endif return 0； ,7.4 應(yīng)用實例,7.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CS8900A芯片驅(qū)動程序 1.CS8900A芯片特點 CS8900A芯片是一個高度集成的以太網(wǎng)控制器芯片，它集成了ISA總線接口、曼徹斯特編碼/解碼器、片上RAM、10BASET收發(fā)器、數(shù)據(jù)鏈路控制器MAC和芯上存儲管理器等，是嵌入式平臺實現(xiàn)10M以太網(wǎng)連接的很好的選擇方案。,7.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CS8900A芯片驅(qū)動程序,（1） EEPROM 如果不使用CS8900A芯片的默認(rèn)設(shè)置，EEPROM是必

24、須要操作的，因為芯片的MAC地址都存在這里。另外還有一些用戶設(shè)置，比如工作模式等,7.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CS8900A芯片驅(qū)動程序,（2）工作模式 CS8900A有兩種工作模式：MEMORY模式和I/O模式。 在MEMORY模式下編程操作較為簡單，對任何寄存器都是直接操作，不過這需要硬件上多根地址線和網(wǎng)卡連接。 I/O模式下對任何寄存器操作均要通過I/O端口0X300寫入或讀出，但這種模式在硬件上實現(xiàn)比較方便，而且是芯片的默認(rèn)模式，所以在Linux中采用這種工作模式，它的傳輸效率是MEMORY模式的96左右。,7.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CS8900A芯片驅(qū)動程序,一般情況下它的流程如下： 測設(shè)備是否存

25、在； 檢測中斷號和I/O地址； 填充device結(jié)構(gòu)大部分屬性字段； 調(diào)用ether_setup（dev）； 調(diào)用kmalloc申請需要的內(nèi)存空間。,7.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CS8900A芯片驅(qū)動程序,2.初始化函數(shù) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的探測是在初始化函數(shù)里完成的。該函數(shù)唯一的參數(shù)是一個指向設(shè)備的指針，其返回值是0或者一個負(fù)的錯誤代碼。在采用“啟動初始化方式”加載驅(qū)動程序時，該函數(shù)在中被注冊進(jìn)內(nèi)核，在init進(jìn)程啟動時被net_dev_init()調(diào)用。,7.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CS8900A芯片驅(qū)動程序,3.設(shè)備打開函數(shù)與關(guān)閉函數(shù) 打開和關(guān)閉一個網(wǎng)絡(luò)接口是由ifconfig命令來完成的。當(dāng)使用ifconfig

26、為一個接口賦地址時，它完成兩項工作。 第一，它通過ioctl（SIOCSIFADDR）（即Socket I/O Control Set InterFace ADDRess）來賦地址； 第二，它通過ioctl（SIOCSIFFLAGS）（即Socket I/O Control Set InterFace FLAGS）對dev-flag中的IFF_UP置位來打開接口。,7.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CS8900A芯片驅(qū)動程序,一般情況下設(shè)備打開函數(shù)net_open的基本流程如下： 沒有在初始化函數(shù)中注冊中斷號和I/O地址，則在設(shè)備打開時要進(jìn)行注冊； 將該設(shè)備掛到irq2dev_map中。若使用基于中斷的數(shù)據(jù)

27、接收方式，以后就可以通過中斷號和irq2dev_map數(shù)組直接查找相應(yīng)的設(shè)備了； 初始化物理設(shè)備的寄存器； 設(shè)置接口相應(yīng)的dev的私有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（dev-priv）中的一些字段； 設(shè)置dev中的tbusy，interrupt和start等字段。,7.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CS8900A芯片驅(qū)動程序,4.數(shù)據(jù)包發(fā)送函數(shù) 當(dāng)系統(tǒng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先把數(shù)據(jù)打包成一個完整的sk_buff結(jié)構(gòu)體，然后調(diào)用hard_start_transmit()函數(shù)把它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口上。,7.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CS8900A芯片驅(qū)動程序,5.中斷處理函數(shù) 目前幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口都是以中斷方式工作的，接口觸發(fā)中斷表明兩種

28、事件中的一種發(fā)生了：一個新包到達(dá)或一個包發(fā)送完成。中斷例程可以通過檢查硬件設(shè)備上的中斷狀態(tài)寄存器來判斷是什么事件觸發(fā)了中斷。,7.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CS8900A芯片驅(qū)動程序,一般的中斷服務(wù)程序的基本流程如下： 確定發(fā)生中斷的具體網(wǎng)絡(luò)接口； 打開標(biāo)志位dev-interrupt，表示本服務(wù)程序正在被使用； 讀取中斷狀態(tài)寄存器，根據(jù)寄存器判斷中斷發(fā)生的原因。有兩種可能，一種是有新數(shù)據(jù)包到達(dá)；另一種是上次的數(shù)據(jù)傳輸已完成。 若是因為有新數(shù)據(jù)包到達(dá)，則調(diào)用接收數(shù)據(jù)包的子函數(shù)net_rx()； 如果中斷是上次傳輸引起，則通知協(xié)議的上一層，修改接口的統(tǒng)計信息，關(guān)閉標(biāo)志位tbusy，為下次傳輸做準(zhǔn)備； 關(guān)閉

29、標(biāo)志位interrupt。,7.4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CS8900A芯片驅(qū)動程序,6.數(shù)據(jù)包接收函數(shù) 在網(wǎng)絡(luò)上有新數(shù)據(jù)包到達(dá)時，中斷處理函數(shù)僅僅調(diào)用數(shù)據(jù)包接收子函數(shù)net_rx()即可。一般情況下net_rx()函數(shù)的操作流程如下： 申請skb緩存區(qū)存儲新的數(shù)據(jù)包； 從硬件中讀取新到達(dá)的數(shù)據(jù)； 調(diào)用函數(shù)netif_rx()，將新的數(shù)據(jù)包向網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的上一層傳送； 修改接口的統(tǒng)計函數(shù)。,7.4 應(yīng)用實例,7.4.3 CAN總線驅(qū)動開發(fā) 1. CAN總線介紹 CAN（Controller Area Network）總線最早是由德國BOSCH公司提出，實現(xiàn)汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU

30、之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。由于其具有成本低，實時性好，容錯性高，設(shè)計靈活等特點，目前已被廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，被公認(rèn)為是最有前途的現(xiàn)成總線之一。,7.4.3 CAN總線驅(qū)動開發(fā),本節(jié)所使用的CAN設(shè)備是Philips公司的SJA1000芯片。該芯片除支持PCA82C200模式（即默認(rèn)的BasicCAN模式）外，還支持PeliCAN模式，并提供INTEL和Motorola兩種尋址方式。PeliCAN模式的擴(kuò)展功能包括：可讀/寫訪問的錯誤計數(shù)器、可編程的錯誤報警限制、單次發(fā)送、只聽模式、支持熱插拔等等。,7.4.3 CAN總線驅(qū)動開發(fā),2.CAN驅(qū)動開發(fā)流程及其實現(xiàn),圖 79 SJA

31、1000與EP9315處理器的硬件連接,7.4.3 CAN總線驅(qū)動開發(fā),圖 710 CAN總線驅(qū)動程序流程,7.4.3 CAN總線驅(qū)動開發(fā),（1）模塊的初始化 模塊的初始化函數(shù)module_init負(fù)責(zé)注冊模塊所提供的任何設(shè)施。module_init的使用是強(qiáng)制性的，這個宏會在模塊的目標(biāo)代碼中增加一個特殊的段，用于說明內(nèi)核初始化函數(shù)所在的位置。沒有這個定義，初始化函數(shù)永遠(yuǎn)不會調(diào)用。,7.4.3 CAN總線驅(qū)動開發(fā),(2)服務(wù)于I/O請求的子程序 在這一部分中完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)file_operations的填充，實現(xiàn)該文件操作接口。本驅(qū)動中的file_operations結(jié)構(gòu)如下： Struct f

32、ile_operations fops = owner: THIS_MODULE, read: can_read, poll: can_poll, llseek: can_llseek, write: can_write, ioctl: can_ioctl, open: can_open, ,7.4.3 CAN總線驅(qū)動開發(fā),(3)中斷服務(wù)子程序 在模塊初始化時已經(jīng)利用request_irq()函數(shù)注冊了設(shè)備中斷，所以當(dāng)中斷請求IRQ產(chǎn)生時，將運行中斷服務(wù)例程ISR。在中斷服務(wù)程序中，首先要讀取SJA1000的中斷寄存器IR的值，識別中斷源，比如當(dāng)接收中斷位RI為1，則說明是接收中斷，進(jìn)而調(diào)用接收函數(shù)來接收數(shù)據(jù)。當(dāng)CPU讀取這個只讀存儲器時，除了RI位外的所有位都將被復(fù)位。,7.4.3 CAN總線驅(qū)動開發(fā),(4)緩沖區(qū)操作 SJA1000內(nèi)部設(shè)有發(fā)送緩沖器TXB（13個字節(jié)）、接收緩沖器RXB（13個字節(jié)）和RXF