一、Kobject&Kset
1>sysfs文件系统:ram-based,给用户展示内核的数据结构、属性、以及它们之间的关系。
Linux2.6内核引入了sysfs文件系统。sysfs被看成是与proc同类别的文件系统。sysfs把连接在
系统上的设备和总线组织成分级的文件,使其从用户空间可以访问到。
sysfs被加载在/sys/目录下,它的子目录包括:
block:在系统中发现的每个块设备在该目录下对应一个子目录。没个子目录中又包含一些属性
文件,它们描述了这个块设备的各方面属性,如:设备大小。(loop块设备是使用文件来模拟的)。
bus:在内核中注册的每条总线在该目录下对应一个子目录,如:ide pci scsi usb pcmcia
其中每个总线目录内又包含两个子目录:devices和drivers,devices目录包含了在整个系统中发现
的属于该总线类型的设备,drivers目录包含了注册到该总线的所有驱动。
class:将设备按照功能进行的分类,如/sys/class/net目录下包含了所有网络接口。
devices:包含系统所有的设备
kernel:内核的配置参数
module:系统中所有模块的信息
firmware:系统中的固件
fs:描述系统中的文件系统
power:系统中电源选项
2>Kobject
Kobject实现了基本的面向对象管理机制,是构成Linux2.6设备模型的核心结构。它与sysfs文件
系统紧密相连,在内核中注册的每个kobject对象对应sysfs文件系统中的一个目录。
1、初始化kobject结构
void kobject_init(struct kobject* kobj)
2、将kobject对象注册到Linux系统
int kobject_add(struct kobject* kobj)
3、初始化kobject,并将其注册到linux系统
int kobject_init_and_add(struct kobject* kobj,struct kobj_type* ktype,struct kobject* parent,const char* fmt,...)
4、从Linux系统中删除kobject对象
void kobject_del(struct kobject* kobj)
5、将kobject对象的引用计数加1,同时返回该对象指针。
struct kobject* kobject_get(struct kobject* kobj)
6、将kobject的对象引用减1,如果引用计数降为0,则调用release方法释放kobject对象。
void kobject_put(struct kobject* kobj)
kobject的ktype成员是一个指向kobj_type结构指针,该指针中记录了kobject对象的一些属性。
struct kobj_type{
void(*release)(struct kobject* kobj);
struct sysfs_ops* sysfs_ops;
struct attribute** default_attrs;
}
release:用于释放kobject占用的资源,当kobject的引用计数为0时被调用。
struct attribute{
char* name;
struct module* owner;
mode_t mode;
}
struct attribute(属性):对应于kobject的目录下的文件,name成员就是文件名。
struct sysfs_ops{
ssize_t(*show)(struct kobject*,struct attribute*,chat*);
ssize_t(*store)(struct kobject*,struct attribute*,const char*,size_t);
};
show:当用户读属性文件时,该函数被调用,该函数将属性值存入buffer中返回给用户态;
store:当用户写属性文件时,该函数被调用,用于存储用户传入的属性值。
2>kset
kset是具有相同类型的kobject的集合,在sysfs中体现成一个目录,在内核中用kset数据结构表示,定义为:
struct kset{
struct list_head list;//连接kset中所有kobject的链表头
spinlock_t list_lock;
struct kobject kobj;//内嵌的kobject
struct kset_uevent_ops* uevent_ops;//处理热插拔事件的操作集合
}
int kset_register(struct kset* kset) 在内核中注册一个kset
void kset_unregister(struct kset* kset) 从内核中注销一个kset
热插拔事件:在Linux系统中,当系统配置发生变化时,如:添加kset到系统;移动kobject,一个通
知会从内核空间发送到用户空间,这就是热插拔事件。热插拔事件会导致用户空间相应的处理程序被
调用,这些处理程序会通知加载驱动程序,创建设备节点等来响应热插拔事件。
操作集合
struct kset_uevent_ops{
int(*filter)(struct kset* kset,struct kobject* kobj);
const char* (*name)(struct kset* kset,struct kobject* kobj);
int(*uevent)(struct kset* kset,struct kobject* kobj,struct kobj_uevent_env* env);
}
当kset所管理的kobject和kset状态发生变化时(如被加入,移动),这三个函数将被调用。这三个
函数的功能是:
filter:决定是否将事件传递到用户空间。如果filter返回0,将不传递事件。
name:用于将字符串传递给用户空间的热插拔处理程序。
uevent:将用户空间需要的参数添加到环境变量中。
二、设备驱动模型
设备模型元素:总线、驱动、设备
1>总线:总线是处理器和设备之间的通道,在设备模型中,所有的设备都通过总线相连,甚至是内部
的虚拟“platform”总线。在linux设备模型中,总线由bus_type结构表示,定义
1、总线的注册使用:
bus_register(struct bus_type* bus)
若成功,新的总线将被添加进系统,并可在sysfs的/sys/bus下看到。
2、总线的删除使用:
void bus_unregister(struct bus_type* bus)
3、总线方法:
int(*match)(struct device* dev,struct device_driver* dev)
当一个新设备或者驱动被添加到这个总线时,该方法被调用。用于判断指定的驱动程序是否能处理指定的设备。若可以,则返回非零值。
int(*uevent)(struct device* dev, char** envp, int num_envp,char* buffer,int buffer_size)
在为用户空间产生热插拔事件之前,这个方法允许总线添加环境变量。
4、总线属性:
总线属性由结构bus_attribute描述,定义如下:
struct bus_attribute{
struct attribute attr;
ssize_t(*show)(struct bus_type*,char* buf);
ssize_t(*store)(struct bus_type*,const char* buf,size_t count);
}
创建属性:int bus_create_file(struct bus_type* bus,struct bus_attribute* attr)
删除属性:void bus_remove_file(struct bus_type* bus,struct bus_attribute* attr)
2>设备:Linux系统中的每个设备由一个struct device描述
1、注册设备:int device_register(struct device* dev)
注销设备:void device_unregister(struct device* dev)
一条总线也是个设备,也必须按设备注册
2、设备属性:设备属性由struct device_attribute描述:
struct device_attribute
{
struct attribute attr;
ssize_t(*show)(struct device* dev,struct device_attribute* attr,char* buf)
ssize_t(*store)(struct device* dev,struct device_attribute,const char* buf,size_count);
}
创建属性:
int devie_create_file(struct device* device,struct device_attribute* entry)
删除属性:
void device_remove_file(struct device* dev,struct device_attribute* attr)
3>驱动:驱动程序由struct device_driver描述:其中有一个很重要的成员是int(*probe)(struct device* dev).
1、注册驱动
int driver_register(struct device_driver* drv)
2、注销驱动
void driver_unregister(struct device_driver* drv)
3、驱动属性使用struct driver_attribute来描述:
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);
}
4、创建属性
int driver_create_file(struct device_driver* drv,struct driver_attribute* attr)
5、删除属性
void driver_remove_file(struct device_driver* drv, struct driver_attribute* attr)
三、Platform驱动程序
Platform总线是linux2.6内核加入的一种虚拟总线。platform机制本身使用并不复杂,由两部分组
成:platform_device和platform_driver,platform驱动与传统的设备驱动模型相比,优势在于
platform机制将设备本身的资源注册进内核,由内核统一管理,在驱动程序使用这些资源时使用统一
的接口,这样提高了程序的可移植性。
1>工作流程:通过platform机制开发底层设备驱动的流程如下:
1、定义platform_device
2、注册platform_device
3、定义platform_driver
4、注册platform_driver
2>平台设备描述:
平台设备使用struct platform_device来描述:
struct platform_device{
const char* name;//设备名
int id;//设备编号,配合设备名使用
struct device dev;
u32 num_resources;
struct resource* resource;//设备资源
}
struct platform_device的分配使用:
struct platform_device* platform_device_alloc(const char* name,int id)
参数:
name:设备名
id:设备id,一般为-1
3>平台设备注册
int platform_device_add(struct platform_device* pdev)
4>设备资源
平台设备资源使用struct resource来描述:
struct resource{
resource_size_t start;//资源的起始物理地址
resource_size_t end;//资源的结束物理地址
const char* name;//资源的名称
unsigned long flags;//资源的类型,比如MEM,IO,IRQ类型
struct resource *parent,*sibling,*child;//资源链表指针
}
5>获取资源
struct resource* platform_get_resource(struct platform_device* dev,unsigned int type,unsigned int num)
参数:
dev:资源所属的设备
type:获取的资源类型
num:获取的资源数
6>平台驱动描述
平台驱动使用struct platform_driver描述。
平台驱动注册使用函数:
int platform_driver_register(struct platform_driver*)