linux设备驱动归纳总结(八)3设备模型的分层与面向对象

linux设备驱动归纳总结（八）：3.设备管理的分层与面向对象思想

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前面的内容介绍了总线、设备和驱动函数的关系和操作。从这节开始，介绍设备管理中的分层思想和面向对象思想（名字是我自己瞎编的，《LDD》上指的是结构体内嵌）。可以理解是平台类设备(platform)的一个过度。

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一、设备管理的分层

回想一下之前的设备和驱动函数注册时，它们是自己指定所属的总线。但是，内核开发人员觉得，这样的方法不好，应该由总线来提供设备和驱动的注册函数。当设备和驱动需要注册到指定总线时，那就必须使用该总线为设备和驱动提供的注册函数。

所以，将上一节的bus.c修改如下：

/*8th_devModule_3/1st/bus.c*/

21 /*总线提供的设备注册函数*/

22 int usb_device_register(struct device *dev)

23 {

24     dev->bus = &usb_bus; //设备device的总线为usb_bus

25     return device_register(dev); //注册此device

26 }

27 void usb_device_unregister(struct device *dev)

28 {

29     device_unregister(dev);

30 }

31 EXPORT_SYMBOL(usb_device_register);

32 EXPORT_SYMBOL(usb_device_unregister);

33 /*总线提供的驱动注册函数*/

34 int usb_driver_register(struct device_driver *drv)

35 {

36     drv->bus = &usb_bus; //设置driver的总线为usb_bus

37     return driver_register(drv); //注册此driver

38 }

39 void usb_driver_unregister(struct device_driver *drv)

40 {

41     driver_unregister(drv);

42 }

43 EXPORT_SYMBOL(usb_driver_register);

44 EXPORT_SYMBOL(usb_driver_unregister);

再写一个bus.h，让设备和驱动函数包含该头文件后能够使用总线提供的驱动函数。

/*8th_devModule_3/1st/bus.h*/

1 #ifndef _BUS_H

2 #define _BUS_H

3

4 int usb_device_register(struct device *dev);

5 void usb_device_unregister(struct device *dev);

6

7 int usb_driver_register(struct device_driver *drv);

8 void usb_driver_unregister(struct device_driver *drv);

9 #endif /* _BUS_H */

上面的程序可以看到，其实也没干什么事情，只是由总线来封装并且向设备和驱动函数提供注册函数，便于管理。而不像以前，设备和驱动只要知道总线的名字，就能注册到指定的总线中。

再修改一下设备和驱动函数的代码：

/*8th_devModule_3/1st/device.c*/

11 /*结构体中不需要指定总线的成员，交由usb_device_register来完成*/

12 struct device usb_device = {

13     .bus_id = "usb_mouse",

14     .release = usb_dev_release, //必须要都有release函数，不然卸载时会出错

15 };

16

17 static int __init usb_device_init(void)

18 {

19     int ret;

20

21     ret = usb_device_register(&usb_device);

22     if(ret){

23     printk("device register failed!\n");

24     return ret;

25     }

26

27     printk("usb device init\n");

28     return 0;

29 }

30

31 static void __exit usb_device_exit(void)

32 {

33     usb_device_unregister(&usb_device);

34     printk("usb device bye!\n");

35 }

/*8th_devModule_3/1st/driver.c*/

24 /*结构体中不需要指定总线的成员，交由usb_device_register来完成*/

25 struct device_driver usb_driver = {

26     .name = "usb_mouse", //在/sys/中的驱动目录名字

27     .probe = usb_driver_probe,

28     .remove = usb_driver_remove,

29 };

30

31 static int __init usb_driver_init(void)

32 {

33     int ret;

34     /*驱动注册，注册成功后在/sys/bus/usb/driver目录下创建目录usb_mouse*/

35     ret = usb_driver_register(&usb_driver);

36     if(ret){

37     printk("driver register failed!\n");

38     return ret;

39     }

40     printk("usb driver init\n");

41     return 0;

42 }

43

44 static void __exit usb_driver_exit(void)

45 {

46     usb_driver_unregister(&usb_driver);

47     printk("usb driver bye!\n");

48 }

修改完毕，验证一下，效果和之前的一样，我也不详细解释：

[root: 1st]# insmod bus.ko

usb bus init

[root: 1st]# insmod device.ko

usb device init

[root: 1st]# insmod driver.ko

match success

match success

init usb mouse

usb driver init

[root: 1st]# rmmod device

remove mouse driver

release

usb device bye!

[root: 1st]# rmmod driver

usb driver bye!

[root: 1st]# rmmod bus

usb bus bye!

二、面向对象思想——结构内嵌

device结构体分别包含了设备模型的基本信息。然后，大多数的子系统还会记录该结构体以外但与设备相关的信息。因此，单纯用一个device结构来表示设备是很少见的，而是把device结构体内嵌到其他的结构体中。当然，device_driver也是一样。

接下来，我封装一下设备和驱动函数的结构体：

/*8th_devModule_3/2nd/bus.h*/

4 struct usb_device{ //在usb_device中包含device结构体

5     unsigned long phys, virt; //存放设备和物理地址和对应的虚拟地址

6     int irq; //存放设备的中断号

7     int VendorID, DeviceID; //存放设备的生产厂商编号和设备编号

8

9     struct device dev;

10 };

11

12 struct usb_driver{ //在usb_driver中包含device_driver结构体

13     int VendorID, DeviceID;

14

15     struct device_driver drv;

16 };

17

18 int usb_device_register(struct usb_device *usb_dev);

19 void usb_device_unregister(struct usb_device *usb_dev);

20

21 int usb_driver_register(struct usb_driver *usb_drv);

22 void usb_driver_unregister(struct usb_driver *usb_drv);

23 #endif /* _BUS_H */

在上面，我将设备结构体device内嵌到usb_device结构体中，该结构体中还有成员生产厂商编号和设备编号，在match函数会用来配对，成员irq、phys和virt在接下来的章节会用到。

同样的，驱动函数结构体device_driver被内嵌到usb_driver结构体中，该结构体中还有成员生产厂商编号和设备编号，在match函数中会用来匹配。

因为我定义了新的结构体，三个函数都的传参都有了稍稍的改变。

首先是bus.c：

/*8th_devModule_3/2nd/bus.c*/

7 int usb_bus_match(struct device *dev, struct device_driver *drv)

8 { /*使用container_of找出总线自己定义的结构体*/

9       struct usb_device *usb_dev = container_of(dev, struct usb_device, dev);

10     struct usb_driver *usb_drv = container_of(drv, struct usb_driver, drv);

11     /*配对函数判断驱动和设备的生产厂商编号和设备编号是否一致*/

12     if((usb_dev->VendorID == usb_drv->VendorID) &&

13                 (usb_dev->DeviceID == usb_drv->DeviceID)){

14         printk("match success\n");

15         return 1;

16     }else{

17         printk("match failed\n");

18         return 0;

19     }

20 }

bus.c中的配对函数被我修改了两部分：

1、通过container_of来获得usb_device和usb_driver结构体。

2、修改了配对了方法，通过判断两者生产厂商编号与设备号是否都一致。

因为定义了新的结构体，所以我将注册函数的参数也修改了。

/*8th_devModule_3/2nd/bus.c*/

26 /*总线提供的设备注册函数*/

27 int usb_device_register(struct usb_device *usb_dev)

28 {

29     usb_dev->dev.bus = &usb_bus; //设备device的总线为usb_bus

30     return device_register(&usb_dev->dev); //注册此device

31 }

32 void usb_device_unregister(struct usb_device *usb_dev)

33 {

34     device_unregister(&usb_dev->dev);

35 }

36 EXPORT_SYMBOL(usb_device_register);

37 EXPORT_SYMBOL(usb_device_unregister);

38 /*总线提供的驱动注册函数*/

39 int usb_driver_register(struct usb_driver *usb_drv)

40 {

41     usb_drv->drv.bus = &usb_bus; //设置driver的总线为usb_bus

42     return driver_register(&usb_drv->drv); //注册此driver

43 }

44 void usb_driver_unregister(struct usb_driver *usb_drv)

45 {

46     driver_unregister(&usb_drv->drv);

47 }

48 EXPORT_SYMBOL(usb_driver_register);

49 EXPORT_SYMBOL(usb_driver_unregister);

接着是device.c：

/*8th_evModule_3/2nd/device.c*/

12 struct usb_device mouse_dev = {

13     .VendorID = 0x1122,

14     .DeviceID = 0x3344,

15     .dev = {

16         .bus_id = "usb_mouse",

17         .release = usb_dev_release,

18     },

19 };

20

21 static int __init usb_device_init(void)

22 {

23     int ret;

24

25     ret = usb_device_register(&mouse_dev);

26     if(ret){

27         printk("device register failed!\n");

28         return ret;

29     }

30

31     printk("usb device init\n");

32     return 0;

33 }

34

35 static void __exit usb_device_exit(void)

36 {

37     usb_device_unregister(&mouse_dev);

38     printk("usb device bye!\n");

39 }

最后再看看driver.c：

/*8th_devModule_3/2nd/driver.c*/

25 struct usb_driver mouse_drv = {

26     .VendorID = 0x1122,

27     .DeviceID = 0x3344,

28     .drv = {

29         .name = "usb_mouse", //在/sys/中的驱动目录名字

30         .probe = usb_driver_probe,

31         .remove = usb_driver_remove,

32     },

33 };

34

35 static int __init usb_driver_init(void)

36 {

37     int ret;

38     /*驱动注册，注册成功后在/sys/bus/usb/driver目录下创建目录usb_mouse*/

39     ret = usb_driver_register(&mouse_drv);

40     if(ret){

41         printk("driver register failed!\n");

42         return ret;

43     }

44     printk("usb driver init\n");

45     return 0;

46 }

47

48 static void __exit usb_driver_exit(void)

49 {

50     usb_driver_unregister(&mouse_drv);

51     printk("usb driver bye!\n");

52 }

修改完毕，看看效果，其实就是和之前一模一样。

[root: /]# cd review_driver/8th_devModule/8th_devModule_3/2nd/

[root: 2nd]# insmod bus.ko

usb bus init

[root: 2nd]# insmod device.ko

usb device init

[root: 2nd]# insmod driver.ko

match success

match success

init usb mouse

usb driver init

[root: 2nd]# rmmod device

remove mouse driver

release

usb device bye!

[root: 2nd]# rmmod driver

usb driver bye!

[root: 2nd]# rmmod bus

usb bus bye!

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三、总结

这节内容并不多，其实就是修改修改一下原来的代码，等到我介绍平台类设备的时候你就会发现，其实平台类就是这样一步步封装起来的（当然比我的复杂）。

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源代码： 8th_devModule_3.rar