Linux下PCI设备驱动程序开发

　　在用模块方式实现PCI设备驱动程序时，通常至少要实现以下几个部分：初始化设备模块、设备打开模块、数据读写和控制模块、中断处理模块、设备释放模块、设备卸载模块。下面给出一个典型的PCI设备驱动程序的基本框架，从中不难体会到这几个关键模块是如何组织起来的。 

　　/* 指明该驱动程序适用于哪一些PCI设备 */
　　static struct pci_device_id demo_pci_tbl [] __initdata = {
    {PCI_VENDOR_ID_DEMO, PCI_DEVICE_ID_DEMO,
     PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, DEMO},
    {0,}
　　};
　　/* 对特定PCI设备进行描述的数据结构 */
　　struct demo_card {
    unsigned int magic;
    /* 使用链表保存所有同类的PCI设备 */
    struct demo_card *next;
    
    /* ... */
　　}
　　/* 中断处理模块 */
　　static void demo_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
　　{
    /* ... */
　　}
　　/* 设备文件操作接口 */
　　static struct file_operations demo_fops = {
    owner:      THIS_MODULE,   /* demo_fops所属的设备模块 */
    read:       demo_read,    /* 读设备操作*/
    write:      demo_write,    /* 写设备操作*/
    ioctl:      demo_ioctl,    /* 控制设备操作*/
    mmap:       demo_mmap,    /* 内存重映射操作*/
    open:       demo_open,    /* 打开设备操作*/
    release:    demo_release    /* 释放设备操作*/
    /* ... */
　　};
　　/* 设备模块信息 */
　　static struct pci_driver demo_pci_driver = {
    name:       demo_MODULE_NAME,    /* 设备模块名称 */
    id_table:   demo_pci_tbl,    /* 能够驱动的设备列表 */
    probe:      demo_probe,    /* 查找并初始化设备 */
    remove:     demo_remove    /* 卸载设备模块 */
    /* ... */
　　};
　　static int __init demo_init_module (void)
　　{
    /* ... */
　　}
　　static void __exit demo_cleanup_module (void)
　　{
    pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);
　　}
　　/* 加载驱动程序模块入口 */
　　module_init(demo_init_module);
　　/* 卸载驱动程序模块入口 */
　　module_exit(demo_cleanup_module); 
 
　　上面这段代码给出了一个典型的PCI设备驱动程序的框架，是一种相对固定的模式。需要注意的是，同加载和卸载模块相关的函数或数据结构都要在前面加上__init、__exit等标志符，以使同普通函数区分开来。构造出这样一个框架之后，接下去的工作就是如何完成框架内的各个功能模块了。 

　　3. 初始化设备模块

　　在Linux系统下，想要完成对一个PCI设备的初始化，需要完成以下工作：

　　检查PCI总线是否被Linux内核支持； 
　　检查设备是否插在总线插槽上，如果在的话则保存它所占用的插槽的位置等信息。 
　　读出配置头中的信息提供给驱动程序使用。 
　　当Linux内核启动并完成对所有PCI设备进行扫描、登录和分配资源等初始化操作的同时，会建立起系统中所有PCI设备的拓扑结构，此后当PCI驱动程序需要对设备进行初始化时，一般都会调用如下的代码： 

　　static int __init demo_init_module (void)
　　{
    /* 检查系统是否支持PCI总线 */
    if (!pci_present())
        return -ENODEV;
    /* 注册硬件驱动程序 */
    if (!pci_register_driver(&demo_pci_driver)) {
        pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);
                return -ENODEV;
    }
    /* ... */
   
    return 0;
　　} 
 
　　驱动程序首先调用函数pci_present( )检查PCI总线是否已经被Linux内核支持，如果系统支持PCI总线结构，这个函数的返回值为0，如果驱动程序在调用这个函数时得到了一个非0的返回值，那么驱动程序就必须得中止自己的任务了。在2.4以前的内核中，需要手工调用pci_find_device( )函数来查找PCI设备，但在2.4以后更好的办法是调用pci_register_driver( )函数来注册PCI设备的驱动程序，此时需要提供一个pci_driver结构，在该结构中给出的probe探测例程将负责完成对硬件的检测工作。 

  　　static int __init demo_probe(struct pci_dev *pci_dev, const struct pci_device_id *pci_id)
　　{
    struct demo_card *card;
    /* 启动PCI设备 */
    if (pci_enable_device(pci_dev))
        return -EIO;
    /* 设备DMA标识 */
    if (pci_set_dma_mask(pci_dev, DEMO_DMA_MASK)) {
        return -ENODEV;
    }
    /* 在内核空间中动态申请内存 */
    if ((card = kmalloc(sizeof(struct demo_card), GFP_KERNEL)) == NULL) {
        printk(KERN_ERR "pci_demo: out of memoryn");
        return -ENOMEM;
    }
    memset(card, 0, sizeof(*card));
    /* 读取PCI配置信息 */
    card->iobase = pci_resource_start (pci_dev, 1);
    card->pci_dev = pci_dev;
    card->pci_id = pci_id->device;
    card->irq = pci_dev->irq;
    card->next = devs;
    card->magic = DEMO_CARD_MAGIC;
    /* 设置成总线主DMA模式 */    
    pci_set_master(pci_dev);
    /* 申请I/O资源 */
    request_region(card->iobase, 64, card_names[pci_id->driver_data]);
    return 0;
　　}