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Linux下PCI设备驱动程序开发

作者:肖文鹏 硕士研究生, 北京理工大学计算机系时间:2008-08-25来源:21IC 中国电子网收藏
  4. 打开设备模块

  在这个模块里主要实现申请中断、检查读写模式以及申请对设备的控制权等。在申请控制权的时候,非阻塞方式遇忙返回,否则进程主动接受调度,进入睡眠状态,等待其它进程释放对设备的控制权。 

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/87319.htm

  static int demo_open(struct inode *inode, struct file *file)
  {
    /* 申请中断,注册中断处理程序 */
    request_irq(card->irq, &demo_interrupt, SA_SHIRQ,
        card_names[pci_id->driver_data], card)) {
    /* 检查读写模式 */
    if(file->f_mode & FMODE_READ) {
        /* ... */
    }
    if(file->f_mode & FMODE_WRITE) {
       /* ... */
    }
    
    /* 申请对设备的控制权 */
    down(&card->open_sem);
    while(card->open_mode & file->f_mode) {
        if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
            /* NONBLOCK模式,返回-EBUSY */
            up(&card->open_sem);
            return -EBUSY;
        } else {
            /* 等待调度,获得控制权 */
            card->open_mode |= f_mode & (FMODE_READ | FMODE_WRITE);
            up(&card->open_sem);
            /* 设备打开计数增1 */
            MOD_INC_USE_COUNT;
            /* ... */
        }
    }
  } 
 
  5. 数据读写和控制信息模块

  设备驱动程序可以通过demo_fops 结构中的函数demo_ioctl( ),向应用程序提供对硬件进行控制的接口。例如,通过它可以从I/O寄存器里读取一个数据,并传送到用户空间里: 

  static int demo_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
  {
    /* ... */
    
    switch(cmd) {
        case DEMO_RDATA:
            /* 从I/O端口读取4字节的数据 */
            val = inl(card->iobae + 0x10);
            
  /* 将读取的数据传输到用户空间 */
            return 0;
    }
    
    /* ... */
  } 
 
  事实上,在demo_fops里还可以实现诸如demo_read( )、demo_mmap( )等操作,内核源码中的driver目录里提供了许多设备驱动程序的源代码,找那里可以找到类似的例子。在对资源的访问方式上,除了有I/O指令以外,还有对外设I/O内存的访问。对这些内存的操作一方面可以通过把I/O内存重新映射后作为普通内存进行操作,另一方面也可以通过主DMA(Bus Master DMA)的方式让设备把数据通过DMA传送到系统内存中。 

  6. 中断处理模块

  PC的中断资源比较有限,只有0~15的中断号,因此大部分外部设备都是以共享的形式申请中断号的。当中断发生的时候,中断处理程序首先负责对中断进行识别,然后再做进一步的处理。 

  static void demo_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
  {
    struct demo_card *card = (struct demo_card *)dev_id;
    u32 status;
    spin_lock(&card->lock);
    /* 识别中断 */
    status = inl(card->iobase + GLOB_STA);
    if(!(status & INT_MASK)) 
    {
        spin_unlock(&card->lock);
        return;  /* not for us */
    }
    /* 告诉设备已经收到中断 */
    outl(status & INT_MASK, card->iobase + GLOB_STA);
    spin_unlock(&card->lock);
    
    /* 其它进一步的处理,如更新DMA缓冲区指针等 */
  } 
 

  7. 释放设备模块

  释放设备模块主要负责释放对设备的控制权,释放占用的内存和中断等,所做的事情正好与打开设备模块相反:

  static int demo_release(struct inode *inode, struct file *file)
  {
    /* ... */
    
    /* 释放对设备的控制权 */
    card->open_mode &= (FMODE_READ | FMODE_WRITE);
    
    /* 唤醒其它等待获取控制权的进程 */
    wake_up(&card->open_wait);
    up(&card->open_sem);
    
    /* 释放中断 */
    free_irq(card->irq, card);
    
    /* 设备打开计数增1 */
    MOD_DEC_USE_COUNT;
    
    /* ... */  
  } 
 
  8. 卸载设备模块

  卸载设备模块与初始化设备模块是相对应的,实现起来相对比较简单,主要是调用函数pci_unregister_driver( )从内核中注销设备驱动程序: 

  static void __exit demo_cleanup_module (void)
  {
    pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);
  }
 
  四、小结

  不仅是目前应用广泛的计算机标准,而且是一种兼容性最强、功能最全的计算机总线。而作为一种新的操作系统,其发展前景是无法估量的,同时也为总线与各种新型设备互连成为可能。由于Linux源码开放,因此给连接到PCI总线上的任何设备编写驱动程序变得相对容易。本文介绍如何编译Linux下的PCI驱动程序,针对的内核版本是2.4。 

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关键词: PCI 总线 Linux Alpha

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