ARM+Linux 的仪器控制系统的设计模式分析

另一个重要数据结构是file结构体，主要包括以下成员：

它代表一个打开的文件，只出现在内核空间，与用户空间的file是不同的。在open操作时创建，然后传递给file_operations的其他函数指针，直到close。

第三个重要数据结构即inode，其成员包括：dev_ti_rdev和struet cdev*i_cdev，其中i_rdev中包含实际设备号，可以通过下面两个宏函数获取主从设备号：

初始化file_operations结构体后，要将其中定义的各个方法如open，release，write，read，ioctl等一一实现。其函数名即初始化这个file_operations结构体时各成员函数指针。当在用户空间调用open时，内核空间的open方法即相应操作，其他方法同理。

1.2 驱动初始化和卸载清理工作

驱动加载需要进行设备注册等一系列初始化工作;并且在卸载驱动时要释放资源进行一些清理工作以使其不影响内核。所以定义两个函数static int devctl_init()和static void devctl_exit()，然后通过module_init(devctl_init)和module_exit(devctl_exit)来通知内核。为了维护Linux的开源性，调用下面的宏来声明：

在初始化函数中，首先进行设备的注册。主设备号表示对应的驱动程序，次设备号由内核使用，用于正确确定设备文件所指的设备。可以动态申请或者静态申请设备号。动态申请使用下面的函数：

dev是一个只输出的参数，它在函数成功完成时持有分配范围的第一个数;firstminor是请求的第一个要用的次编号;count是请求的连续设备编号的总数;name为设备名，返回值小于0表示分配失败。然后通过major=MMOR(dev)获取主设备号。如果注册不成功或者卸载驱动时需要取消设备的注册，使用下面的函数实现(其参数含义同上)：

对于字符型设备还要定义一个cdev结构体变量，并使用cdev_init()初始化，然后调用cdev_add()通知内核添加一个字符设备。同样在卸载时要使用cdev_del()移除，否则用户使用驱动时，有时不能打开设备。因为不使用cdev或者cdev在模块卸载时不删除会导致内核处在一个不稳定状态，在用户层可能无法打开设备文件。 　1.3 I/O端口访问

在系统控制要求中，需要访问ARM的I/O端口，包括普通I/O口和复用为IRQO的PB29引脚，然而Linux中对I/O端12和I/0内存的读写指令中使用的都是虚拟地址，所以在访问前要先将物理寄存器地址映射到I/O内存。有两种方法实现地址映射，一种是使用ioremap为I/O内存区域分配虚拟地址，用iounmap取消，另一种是使用内核已经定义好的虚拟地址。这里主要介绍第二种方式。