ARM的嵌入式Linux移植体验之设备驱动

static struct block_device_operations mtd_fops =
{
　owner: THIS_MODULE,
　open: mtdblock_open,
　release: mtdblock_release,
　ioctl: mtdblock_ioctl
};

static void mtd_notify_add(struct mtd_info* mtd)
{
　…
}

static void mtd_notify_remove(struct mtd_info* mtd)
{
　if (!mtd || mtd->type == MTD_ABSENT)
　　return;

　devfs_unregister(devfs_rw_handle[mtd->index]);
}

int __init init_mtdblock(void)
{
　int i;

　spin_lock_init(mtdblks_lock);
　/* this lock is used just in kernels >= 2.5.x */
　spin_lock_init(mtdblock_lock);

　#ifdef CONFIG_DEVFS_FS
　if (devfs_register_blkdev(MTD_BLOCK_MAJOR, DEVICE_NAME, mtd_fops))
　{
　　printk(KERN_NOTICE "Can't allocate major number %d for Memory Technology Devices./n",
MTD_BLOCK_MAJOR);
　　return -EAGAIN;
　}

　devfs_dir_handle = devfs_mk_dir(NULL, DEVICE_NAME, NULL);
　register_mtd_user(notifier);
　#else
　　if (register_blkdev(MAJOR_NR,DEVICE_NAME,mtd_fops)) {
　　　printk(KERN_NOTICE "Can't allocate major number %d for Memory Technology Devices./n",
MTD_BLOCK_MAJOR);
　　return -EAGAIN;
　}
　#endif

/* We fill it in at open() time. */
for (i=0; i MAX_MTD_DEVICES; i++) {
　mtd_sizes[i] = 0;
　mtd_blksizes[i] = BLOCK_SIZE;
}
init_waitqueue_head(thr_wq);
/* Allow the block size to default to BLOCK_SIZE. */
blksize_size[MAJOR_NR] = mtd_blksizes;
blk_size[MAJOR_NR] = mtd_sizes;

BLK_INIT_QUEUE(BLK_DEFAULT_QUEUE(MAJOR_NR), mtdblock_request, mtdblock_lock);

kernel_thread (mtdblock_thread, NULL, CLONE_FS|CLONE_FILES|CLONE_SIGHAND);
return 0;
}

static void __exit cleanup_mtdblock(void)
{
　leaving = 1;
　wake_up(thr_wq);
　down(thread_sem);
　#ifdef CONFIG_DEVFS_FS
　　unregister_mtd_user(notifier);
　　devfs_unregister(devfs_dir_handle);
　　devfs_unregister_blkdev(MTD_BLOCK_MAJOR, DEVICE_NAME);
　#else
　　unregister_blkdev(MAJOR_NR,DEVICE_NAME);
　#endif
　blk_cleanup_queue(BLK_DEFAULT_QUEUE(MAJOR_NR));
　blksize_size[MAJOR_NR] = NULL;
　blk_size[MAJOR_NR] = NULL;
}

module_init(init_mtdblock);
module_exit(cleanup_mtdblock);

　　从上述源代码中我们发现，块设备也以与字符设备register_chrdev、unregister_ chrdev 函数类似的方法进行设备的注册与释放：

int register_blkdev(unsigned int major, const char *name, struct block_device_operations *bdops);
int unregister_blkdev(unsigned int major, const char *name);

　　但是，register_chrdev使用一个向 file_operations 结构的指针，而register_blkdev 则使用 block_device_operations 结构的指针，其中定义的open、release 和 ioctl 方法和字符设备的对应方法相同，但未定义 read 或者 write 操作。这是因为，所有涉及到块设备的 I/O 通常由系统进行缓冲处理。

　　块驱动程序最终必须提供完成实际块 I/O 操作的机制，在 Linux 当中，用于这些 I/O 操作的方法称为"request（请求）"。在块设备的注册过程中，需要初始化request队列，这一动作通过blk_init_queue来完成，blk_init_queue函数建立队列，并将该驱动程序的 request 函数关联到队列。在模块的清除阶段，应调用 blk_cleanup_queue 函数。

　　本例中相关的代码为：

BLK_INIT_QUEUE(BLK_DEFAULT_QUEUE(MAJOR_NR), mtdblock_request, mtdblock_lock);
blk_cleanup_queue(BLK_DEFAULT_QUEUE(MAJOR_NR));

　　每个设备有一个默认使用的请求队列，必要时，可使用 BLK_DEFAULT_QUEUE(major) 宏得到该默认队列。这个宏在 blk_dev_struct 结构形成的全局数组（该数组名为 blk_dev）中搜索得到对应的默认队列。blk_dev 数组由内核维护，并可通过主设备号索引。blk_dev_struct 接口定义如下：

struct blk_dev_struct {
　/*
　* queue_proc has to be atomic
　*/
　request_queue_t request_queue;
　queue_proc *queue;
　void *data;
};

　　request_queue 成员包含了初始化之后的 I/O 请求队列，data 成员可由驱动程序使用，以便保存一些私有数据。

　　request_queue定义为：

struct request_queue
{
　/*
　* the queue request freelist, one for reads and one for writes
　*/
　struct request_list rq[2];

　/*
　* Together with queue_head for cacheline sharing
　*/
　struct list_head queue_head;
　elevator_t elevator;

　request_fn_proc * request_fn;
　merge_request_fn * back_merge_fn;
　merge_request_fn * front_merge_fn;
　merge_requests_fn * merge_requests_fn;
　make_request_fn * make_request_fn;
　plug_device_fn * plug_device_fn;
　/*
　* The queue owner gets to use this for whatever they like.
　* ll_rw_blk doesn't touch it.
　*/
　void * queuedata;

　/*
　* This is used to remove the plug when tq_disk runs.
　*/
　struct tq_struct plug_tq;

　/*
　* Boolean that indicates whether this queue is plugged or not.
　*/
　char plugged;

　/*
　* Boolean that indicates whether current_request is active or
　* not.
　*/
　char head_active;

　/*
　* Is meant to protect the queue in the future instead of
　* io_request_lock
　*/
　spinlock_t queue_lock;

　/*
　* Tasks wait here for free request
　*/
　wait_queue_head_t wait_for_request;
};

　　下图表征了blk_dev、blk_dev_struct和request_queue的关系：

　　下图则表征了块设备的注册和释放过程：

　　5.小结

　　本章讲述了Linux设备驱动程序的入口函数及驱动程序中的内存申请、中断等，并分别以实例讲述了字符设备及块设备的驱动开发方法。