驱动程序如何实现设备函数对外围设备操作及控制解析方案

1 引言

在Linux系统中，所有的外部设备都被看作是目录/dev下的一个文件，也就是系统把外部设备当作特殊文件来处理，并为外部设备提供一种标准接口，使得系统像访问文件一样访问外部设备。在嵌入式Linux中，同样也是把外部设备当作文件来处理，应用程序通过调用标准的设备文件操作函数来打开、关闭、读取和控制设备,从事过Linux开发的人员都用到过上述设备控制函数，可它的实现机制很多开发人员并不清楚，所以开发过程中经常遇到一些难以解决的问题，为了便于理解整个实现过程，下面先分析设备驱动程序。

2 设备驱动程序

2.1驱动程序的功能

驱动程序设计是嵌入式Linux开发中十分重要的部分，驱动程序是应用程序与硬件之间的一个中间软件层，应该为应用程序展现硬件的所有功能，不应该强加其它的约束，对于硬件使用的权限和限制应该有应用程序层控制。要实现设备函数对外围设备的操作和控制,首先必须分析驱动程序的构成和实现原理。

2.2驱动程序的基本结构及实现

嵌入式Linux设备驱动程序都有一些共性，就是编写所有类型的驱动程序都通用的，操作系统提供给驱动程序的支持也大致相同。这些特性包括：

2.2.1两个重要的函数

(1)设备的注册和初始化mydriver_init()函数

static int mydriver_init(void){

int i;

…………

i = register_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,“mydriver”, mydriver_fops);

…………

}

i = register_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,“mydriver”, amp; mydriver_fops); 这是一个驱动程序的精髓，当执行insmod命令时，这个函数实现3个功能:第一，申请主设备号;第二，在内核中注册设备的名字;第三，指定fops方法。其中所指定的fops方法就是用户对设备进行操作的方法，例如 read,write,open,release等.

(2) 驱动清除mydriver_cleanup()函数

static void mydriver_cleanup(void)

{…………

unregister_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,”mydriver”);

………… }

该函数在执行rmmod的时候被调用,主要功能是卸载驱动程序.

2.2.2 file_operations 结构

每一个文件都有一个file的结构，在这个结构中有一个file_operations的结构体，这个结构体指明了能够对该设备文件进行的操作, 如何实现这些操作，是编写设备驱动程序大部分工作量所在。下面是本文所举示例的file_operations结构：

设备short_ch对应的fops方法是这样声明的：

struct file_operations short_fops = {

NULL, // short_lseek

short_read,

short_write,

NULL, // short_readdir

NULL, // short_poll

NULL, // short_ioctl

NULL, // short_mmap

short_open,

short_release,

NULL, // short_fsync

NULL, // short_fasync

};