Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)W習(xí)（13）
-Linux設(shè)備模型（總線、設(shè)備、驅(qū)動(dòng)程序和類）
文章的例子和實(shí)驗(yàn)使用《LDD3》所配的lddbus模塊（稍作修改）。 提示：在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容是一定要分析所有介紹的源代碼，知道他們與上一部分內(nèi)容（kobject、kset、attribute等等）的關(guān)系，最好要分析一個(gè)實(shí)際的“flatform device”設(shè)備，不然會(huì)只學(xué)到表象，到后面會(huì)不知所云的。
總線
總線是處理器和一個(gè)或多個(gè)設(shè)備之間的通道，在設(shè)備模型中, 所有的設(shè)備都通過總線相連, 甚至是內(nèi)部的虛擬"platform"總線?？偩€可以相互插入。設(shè)備模型展示了總線和它們所控制的設(shè)備之間的實(shí)際連接。
在 Linux 設(shè)備模型中, 總線由 bus_type 結(jié)構(gòu)表示, 定義在 <linux/device.h> ：
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struct bus_type {
const char * name;/*總線類型名稱*/
struct module * owner;/*指向模塊的指針(如果有), 此模塊負(fù)責(zé)操作這個(gè)總線*/
struct kset subsys;/*與該總線相關(guān)的子系統(tǒng)*/
struct kset drivers;/*總線驅(qū)動(dòng)程序的kset*/
struct kset devices;/* 掛在該總線的所有設(shè)備的kset*/
struct klist klist_devices;/*與該總線相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序鏈表*/
struct klist klist_drivers;/*掛接在該總線的設(shè)備鏈表*/
struct blocking_notifier_head bus_notifier;
struct bus_attribute * bus_attrs; /*總線屬性*/
struct device_attribute * dev_attrs; /*設(shè)備屬性,指向?yàn)槊總€(gè)加入總線的設(shè)備建立的默認(rèn)屬性鏈表*/
struct driver_attribute * drv_attrs; /*驅(qū)動(dòng)程序?qū)傩?/
struct bus_attribute drivers_autoprobe_attr;/*驅(qū)動(dòng)自動(dòng)探測(cè)屬性*/
struct bus_attribute drivers_probe_attr;/*驅(qū)動(dòng)探測(cè)屬性*/
int (*match)(struct device * dev, struct device_driver * drv);
int (*uevent)(struct device *dev, char **envp,
int num_envp, char *buffer, int buffer_size);
int (*probe)(struct device * dev);
int (*remove)(struct device * dev);
void (*shutdown)(struct device * dev);
int (*suspend)(struct device * dev, pm_message_t state);
int (*suspend_late)(struct device * dev, pm_message_t state);
int (*resume_early)(struct device * dev);
nt (*resume)(struct device * dev);
/*處理熱插拔、電源管理、探測(cè)和移除等事件的方法*/
unsigned int drivers_autoprobe:1;
};
| 在更新的內(nèi)核里，這個(gè)結(jié)構(gòu)體變得更簡(jiǎn)潔了，隱藏了無需驅(qū)動(dòng)編程人員知道的一些成員：
/*in Linux 2.6.26.5*/ struct bus_type {
const char *name;
struct bus_attribute *bus_attrs;
struct device_attribute *dev_attrs;
struct driver_attribute *drv_attrs;
int (*match)(struct device *dev, struct device_driver *drv);
int (*uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);
int (*probe)(struct device *dev);
int (*remove)(struct device *dev);
void (*shutdown)(struct device *dev);
int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);
int (*suspend_late)(struct device *dev, pm_message_t state);
int (*resume_early)(struct device *dev);
int (*resume)(struct device *dev);
struct bus_type_private *p;
};
struct bus_type_private {
struct kset subsys;
struct kset *drivers_kset;
struct kset *devices_kset;
struct klist klist_devices;
struct klist klist_drivers;
struct blocking_notifier_head bus_notifier;
unsigned int drivers_autoprobe:1;
struct bus_type *bus;
};
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總線的注冊(cè)和刪除
總線的主要注冊(cè)步驟：
（1）申明和初始化 bus_type 結(jié)構(gòu)體。只有很少的 bus_type 成員需要初始化，大部分都由設(shè)備模型核心控制。但必須為總線指定名字及一些必要的方法。例如：
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struct bus_type ldd_bus_type = {
.name = "ldd",
.match = ldd_match,
.uevent = ldd_uevent,
};
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（2）調(diào)用bus_register函數(shù)注冊(cè)總線。
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int bus_register(struct bus_type * bus)
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調(diào)用可能失敗, 所以必須始終檢查返回值。若成功，新的總線子系統(tǒng)將被添加進(jìn)系統(tǒng)，并可在 sysfs 的 /sys/bus 下看到。之后可以向總線添加設(shè)備。
例如：
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ret = bus_register(&ldd_bus_type);
if (ret)
return ret;
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當(dāng)必須從系統(tǒng)中刪除一個(gè)總線時(shí), 調(diào)用:
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void bus_unregister(struct bus_type *bus);
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總線方法
在 bus_type 結(jié)構(gòu)中定義了許多方法，它們?cè)试S總線核心作為設(shè)備核心和單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)程序之間提供服務(wù)的中介，主要介紹以下兩個(gè)方法:
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int (*match)(struct device * dev, struct device_driver * drv);
/*當(dāng)一個(gè)新設(shè)備或者驅(qū)動(dòng)被添加到這個(gè)總線時(shí)，這個(gè)方法會(huì)被調(diào)用一次或多次，若指定的驅(qū)動(dòng)程序能夠處理指定的設(shè)備，則返回非零值。必須在總線層使用這個(gè)函數(shù), 因?yàn)槟抢锎嬖谡_的邏輯，核心內(nèi)核不知道如何為每個(gè)總線類型匹配設(shè)備和驅(qū)動(dòng)程序*/
int (*uevent)(struct device *dev, char **envp, int num_envp, char *buffer, int buffer_size);
/*在為用戶空間產(chǎn)生熱插拔事件之前，這個(gè)方法允許總線添加環(huán)境變量（參數(shù)和 kset 的uevent方法相同）*/
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lddbus的match和uevent方法：
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static int ldd_match(struct device *dev, struct device_driver *driver)
{
return !strncmp(dev->bus_id, driver->name, strlen(driver->name));
}/*僅簡(jiǎn)單比較驅(qū)動(dòng)和設(shè)備的名字*/
/*當(dāng)涉及實(shí)際硬件時(shí), match 函數(shù)常常對(duì)設(shè)備提供的硬件 ID 和驅(qū)動(dòng)所支持的 ID 做比較*/
static int ldd_uevent(struct device *dev, char **envp, int num_envp, char *buffer, int buffer_size)
{
envp[0] = buffer;
if (snprintf(buffer, buffer_size, "LDDBUS_VERSION=%s",
Version) >= buffer_size)
return -ENOMEM;
envp[1] = NULL;
return 0;
}/*在環(huán)境變量中加入 lddbus 源碼的當(dāng)前版本號(hào)*/
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對(duì)設(shè)備和驅(qū)動(dòng)的迭代
若要編寫總線層代碼, 可能不得不對(duì)所有已經(jīng)注冊(cè)到總線的設(shè)備或驅(qū)動(dòng)進(jìn)行一些操作，這可能需要仔細(xì)研究嵌入到 bus_type 結(jié)構(gòu)中的其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 但最好使用內(nèi)核提供的輔助函數(shù)：
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int bus_for_each_dev(struct bus_type *bus, struct device *start, void *data, int (*fn)(struct device *, void *));
int bus_for_each_drv(struct bus_type *bus, struct device_driver *start, void *data, int (*fn)(struct device_driver *, void *));
/*
這兩個(gè)函數(shù)迭代總線上的每個(gè)設(shè)備或驅(qū)動(dòng)程序, 將關(guān)聯(lián)的 device 或 device_driver 傳遞給 fn, 同時(shí)傳遞 data 值。若
start 為 NULL, 則從第一個(gè)設(shè)備開始; 否則從 start 之后的第一個(gè)設(shè)備開始。若 fn 返回非零值, 迭代停止并且那個(gè)值從
bus_for_each_dev 或bus_for_each_drv 返回。*/
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總線屬性
幾乎 Linux 設(shè)備模型中的每一層都提供添加屬性的函數(shù), 總線層也不例外。bus_attribute 類型定義在 <linux/device.h> 如下:
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struct bus_attribute {
struct attribute attr;
ssize_t (*show)(struct bus_type *, char * buf);
ssize_t (*store)(struct bus_type *, const char * buf, size_t count);
};
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可以看出struct bus_attribute 和struct attribute 很相似，其實(shí)大部分在 kobject 級(jí)上的設(shè)備模型層都是以這種方式工作。
內(nèi)核提供了一個(gè)宏在編譯時(shí)創(chuàng)建和初始化 bus_attribute 結(jié)構(gòu):
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BUS_ATTR(_name,_mode,_show,_store)/*這個(gè)宏聲明一個(gè)結(jié)構(gòu), 將 bus_attr_ 作為給定 _name 的前綴來創(chuàng)建總線的真正名稱*/
/*總線的屬性必須顯式調(diào)用 bus_create_file 來創(chuàng)建:*/
int bus_create_file(struct bus_type *bus, struct bus_attribute *attr);
/*刪除總線的屬性調(diào)用:*/
void bus_remove_file(struct bus_type *bus, struct bus_attribute *attr);
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例如創(chuàng)建一個(gè)包含源碼版本號(hào)簡(jiǎn)單屬性文件方法如下:
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static ssize_t show_bus_version(struct bus_type *bus, char *buf)
{
return snprintf(buf, PAGE_SIZE, "%s\n", Version);
}
static BUS_ATTR(version, S_IRUGO, show_bus_version, NULL);
/*在模塊加載時(shí)創(chuàng)建屬性文件:*/
if (bus_create_file(&ldd_bus_type, &bus_attr_version))
printk(KERN_NOTICE "Unable to create version attribute\n");
/*這個(gè)調(diào)用創(chuàng)建一個(gè)包含 lddbus 代碼的版本號(hào)的屬性文件(/sys/bus/ldd/version)*/
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設(shè)備
在最底層, Linux 系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備由一個(gè) struct device 代表:
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struct device {
struct klist klist_children;
struct klist_node knode_parent; /* node in sibling list */
struct klist_node knode_driver;
struct klist_node knode_bus;
struct device *parent;/* 設(shè)備的 "父" 設(shè)備，該設(shè)備所屬的設(shè)備，通常一個(gè)父設(shè)備是某種總線或者主控制器. 如果 parent 是 NULL, 則該設(shè)備是頂層設(shè)備，較少見 */
struct kobject kobj;/*代表該設(shè)備并將其連接到結(jié)構(gòu)體系中的 kobject； 注意：作為通用的規(guī)則, device->kobj->parent 應(yīng)等于 device->parent->kobj*/
char bus_id[BUS_ID_SIZE];/*在總線上唯一標(biāo)識(shí)該設(shè)備的字符串;例如: PCI 設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)的 PCI ID 格式, 包含:域, 總線, 設(shè)備, 和功能號(hào).*/
struct device_type *type;
unsigned is_registered:1;
unsigned uevent_suppress:1;
struct device_attribute uevent_attr;
struct device_attribute *devt_attr;
struct semaphore sem; /* semaphore to synchronize calls to its driver. */
struct bus_type * bus; /*標(biāo)識(shí)該設(shè)備連接在何種類型的總線上*/
struct device_driver *driver; /*管理該設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序*/
void *driver_data; /*該設(shè)備驅(qū)動(dòng)使用的私有數(shù)據(jù)成員*/
void *platform_data; /* Platform specific data, device core doesn't touch it */
struct dev_pm_info power;
#ifdef CONFIG_NUMA
int numa_node; /* NUMA node this device is close to */
#endif
u64 *dma_mask; /* dma mask (if dma'able device) */
u64 coherent_dma_mask;/* Like dma_mask, but for
alloc_coherent mappings as
not all hardware supports
64 bit addresses for consistent
allocations such descriptors. */
struct list_head dma_pools; /* dma pools (if dma'ble) */
struct dma_coherent_mem *dma_mem; /* internal for coherent mem override */
/* arch specific additions */
struct dev_archdata archdata;
spinlock_t devres_lock;
struct list_head devres_head;
/* class_device migration path */
struct list_head node;
struct class *class;
dev_t devt; /* dev_t, creates the sysfs "dev" */
struct attribute_group **groups; /* optional groups */
void (*release)(struct device * dev);/*當(dāng)這個(gè)設(shè)備的最后引用被刪除時(shí)，內(nèi)核調(diào)用該方法; 它從被嵌入的 kobject 的 release 方法中調(diào)用。所有注冊(cè)到核心的設(shè)備結(jié)構(gòu)必須有一個(gè) release 方法, 否則內(nèi)核將打印錯(cuò)誤信息*/
};
/*在注冊(cè) struct device 前，最少要設(shè)置parent, bus_id, bus, 和 release 成員*/
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設(shè)備注冊(cè)
設(shè)備的注冊(cè)和注銷函數(shù)為:
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int device_register(struct device *dev);
void device_unregister(struct device *dev);
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一個(gè)實(shí)際的總線也是一個(gè)設(shè)備，所以必須單獨(dú)注冊(cè)，以下為 lddbus 在編譯時(shí)注冊(cè)它的虛擬總線設(shè)備源碼：
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static void ldd_bus_release(struct device *dev)
{
printk(KERN_DEBUG "lddbus release\n");
}
struct device ldd_bus = {
.bus_id = "ldd0",
.release = ldd_bus_release
}; /*這是頂層總線，parent 和 bus 成員為 NULL*/
/*作為第一個(gè)(并且唯一)總線, 它的名字為 ldd0，這個(gè)總線設(shè)備的注冊(cè)代碼如下:*/
ret = device_register(&ldd_bus);
if (ret)
printk(KERN_NOTICE "Unable to register ldd0\n");
/*一旦調(diào)用完成, 新總線會(huì)在 sysfs 中 /sys/devices 下顯示，任何掛到這個(gè)總線的設(shè)備會(huì)在 /sys/devices/ldd0 下顯示*/
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設(shè)備屬性
sysfs 中的設(shè)備入口可有屬性,相關(guān)的結(jié)構(gòu)是:
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/* interface for exporting device attributes 這個(gè)結(jié)構(gòu)體和《LDD3》中的不同，已經(jīng)被更新過了，請(qǐng)?zhí)貏e注意！*/
struct device_attribute {
struct attribute attr;
ssize_t (*show)(struct device *dev, struct device_attribute *attr,char *buf);
ssize_t (*store)(struct device *dev, struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t count);
};
/*設(shè)備屬性結(jié)構(gòu)可在編譯時(shí)建立, 使用以下宏:*/
DEVICE_ATTR(_name,_mode,_show,_store);
/*這個(gè)宏聲明一個(gè)結(jié)構(gòu), 將 dev_attr_ 作為給定 _name 的前綴來命名設(shè)備屬性
/*屬性文件的實(shí)際處理使用以下函數(shù):*/
int device_create_file(struct device *device, struct device_attribute * entry);
void device_remove_file(struct device * dev, struct device_attribute * attr);
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設(shè)備結(jié)構(gòu)的嵌入
device 結(jié)構(gòu)包含設(shè)備模型核心用來模擬系統(tǒng)的信息。但大部分子系統(tǒng)記錄了關(guān)于它們又擁有的設(shè)備的額外信息，所以很少單純用 device 結(jié)構(gòu)代表設(shè)備，而是，通常將其嵌入一個(gè)設(shè)備的高層表示中。底層驅(qū)動(dòng)幾乎不知道 struct device。
lddbus 驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建了它自己的 device 類型，并期望每個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)使用這個(gè)類型來注冊(cè)它們的設(shè)備:
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struct ldd_device {
char *name;
struct ldd_driver *driver;
struct device dev;
};
#define to_ldd_device(dev) container_of(dev, struct ldd_device, dev);
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lddbus 導(dǎo)出的注冊(cè)和注銷接口如下:
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/*
* LDD devices.
*/
/*
* For now, no references to LDDbus devices go out which are not
* tracked via the module reference count, so we use a no-op
* release function.
*/
static void ldd_dev_release(struct device *dev)
{ }
int register_ldd_device(struct ldd_device *ldddev)
{
ldddev->dev.bus = &ldd_bus_type;
ldddev->dev.parent = &ldd_bus;
ldddev->dev.release = ldd_dev_release;
strncpy(ldddev->dev.bus_id, ldddev->name, BUS_ID_SIZE);
return device_register(&ldddev->dev);
}
EXPORT_SYMBOL(register_ldd_device);
void unregister_ldd_device(struct ldd_device *ldddev)
{
device_unregister(&ldddev->dev);
}
EXPORT_SYMBOL(unregister_ldd_device);
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sculld 驅(qū)動(dòng)添加一個(gè)自己的屬性到它的設(shè)備入口，稱為 dev, 僅包含關(guān)聯(lián)的設(shè)備號(hào)，源碼如下：
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static ssize_t sculld_show_dev(struct device *ddev,struct device_attribute *attr, char *buf)
{
struct sculld_dev *dev = ddev->driver_data;
return print_dev_t(buf, dev->cdev.dev);
}
static DEVICE_ATTR(dev, S_IRUGO, sculld_show_dev, NULL);
/*接著, 在初始化時(shí)間, 設(shè)備被注冊(cè), 并且 dev 屬性通過下面的函數(shù)被創(chuàng)建:*/
static void sculld_register_dev(struct sculld_dev *dev, int index)
{
sprintf(dev->devname, "sculld%d", index);
dev->ldev.name = dev->devname;
dev->ldev.driver = &sculld_driver;
dev->ldev.dev.driver_data = dev;
register_ldd_device(&dev->ldev);
if (device_create_file(&dev->ldev.dev, &dev_attr_dev))
printk( "Unable to create dev attribute ! \n");
} /*注意：程序使用 driver_data 成員來存儲(chǔ)指向我們自己的內(nèi)部的設(shè)備結(jié)構(gòu)的指針。請(qǐng)檢查device_create_file的返回值，否則編譯時(shí)會(huì)有警告。*/
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設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
設(shè)備模型跟蹤所有系統(tǒng)已知的驅(qū)動(dòng)，主要目的是使驅(qū)動(dòng)程序核心能協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)和新設(shè)備之間的關(guān)系。一旦驅(qū)動(dòng)在系統(tǒng)中是已知的對(duì)象就可能完成大量的工作。驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)體 device_driver 定義如下:
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/*定義在<linux/device.h>*/
struct device_driver {
const char * name;/*驅(qū)動(dòng)程序的名字( 在 sysfs 中出現(xiàn) )*/
struct bus_type * bus;/*驅(qū)動(dòng)程序所操作的總線類型*/
struct kobject kobj;/*內(nèi)嵌的kobject對(duì)象*/
struct klist klist_devices;/*當(dāng)前驅(qū)動(dòng)程序能操作的設(shè)備鏈表*/
struct klist_node knode_bus;
struct module * owner;
const char * mod_name; /* used for built-in modules */
struct module_kobject * mkobj;
int (*probe) (struct device * dev);/*查詢一個(gè)特定設(shè)備是否存在及驅(qū)動(dòng)是否可以使用它的函數(shù)*/
int (*remove) (struct device * dev);/*將設(shè)備從系統(tǒng)中刪除*/
void (*shutdown) (struct device * dev);/*關(guān)閉設(shè)備*/
int (*suspend) (struct device * dev, pm_message_t state);
int (*resume) (struct device * dev);
};
/*注冊(cè)device_driver 結(jié)構(gòu)的函數(shù)是:*/
int driver_register(struct device_driver *drv);
void driver_unregister(struct device_driver *drv);
/*driver的屬性結(jié)構(gòu)在:*/
struct driver_attribute {
struct attribute attr;
ssize_t (*show)(struct device_driver *drv, char *buf);
ssize_t (*store)(struct device_driver *drv, const char *buf, size_t count);
};
DRIVER_ATTR(_name,_mode,_show,_store)
/*屬性文件創(chuàng)建的方法:*/
int driver_create_file(struct device_driver * drv, struct driver_attribute * attr);
void driver_remove_file(struct device_driver * drv, struct driver_attribute * attr);
/*bus_type 結(jié)構(gòu)含有一個(gè)成員( drv_attrs ) 指向一組為屬于該總線的所有設(shè)備創(chuàng)建的默認(rèn)屬性*/
| 在更新的內(nèi)核里，這個(gè)結(jié)構(gòu)體變得更簡(jiǎn)潔了，隱藏了無需驅(qū)動(dòng)編程人員知道的一些成員：
/*in Linux 2.6.26.5*/ struct device_driver {
const char *name;
struct bus_type *bus;
struct module *owner;
const char *mod_name; /* used for built-in modules */
int (*probe) (struct device *dev);
int (*remove) (struct device *dev);
void (*shutdown) (struct device *dev);
int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state);
int (*resume) (struct device *dev);
struct attribute_group **groups;
struct driver_private *p;
};
struct driver_private {
struct kobject kobj;
struct klist klist_devices;
struct klist_node knode_bus;
struct module_kobject *mkobj;
struct device_driver *driver;
};
#define to_driver(obj) container_of(obj, struct driver_private, kobj)
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驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)的嵌入
對(duì)大多數(shù)驅(qū)動(dòng)程序核心結(jié)構(gòu), device_driver 結(jié)構(gòu)通常被嵌入到一個(gè)更高層的、總線相關(guān)的結(jié)構(gòu)中。
以lddbus 子系統(tǒng)為例，它定義了ldd_driver 結(jié)構(gòu):
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struct ldd_driver {
char *version;
struct module *module;
struct device_driver driver;
struct driver_attribute version_attr;
};
#define to_ldd_driver(drv) container_of(drv, struct ldd_driver, driver);
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lddbus總線中相關(guān)的驅(qū)動(dòng)注冊(cè)和注銷函數(shù)是:
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/*
* Crude driver interface.
*/
static ssize_t show_version(struct device_driver *driver, char *buf)
{
struct ldd_driver *ldriver = to_ldd_driver(driver);
sprintf(buf, "%s\n", ldriver->version);
return strlen(buf);
}
int register_ldd_driver(struct ldd_driver *driver)
{
int ret;
driver->driver.bus = &ldd_bus_type;
ret = driver_register(&driver->driver);/*注冊(cè)底層的 device_driver 結(jié)構(gòu)到核心*/
if (ret)
return ret;
driver->version_attr.attr.name = "version";/* driver_attribute 結(jié)構(gòu)必須手工填充*/
driver->version_attr.attr.owner = driver->module;/*
注意:設(shè)定 version 屬性的擁有者為驅(qū)動(dòng)模塊, 不是 lddbus 模塊！因?yàn)?show_version 函數(shù)是使用驅(qū)動(dòng)模塊所創(chuàng)建的
ldd_driver 結(jié)構(gòu)，若 ldd_driver 結(jié)構(gòu)在一個(gè)用戶空間進(jìn)程試圖讀取版本號(hào)時(shí)已經(jīng)注銷，就會(huì)出錯(cuò)*/
driver->version_attr.attr.mode = S_IRUGO;
driver->version_attr.show = show_version;
driver->version_attr.store = NULL;
return driver_create_file(&driver->driver, &driver->version_attr);/*建立版本屬性，因?yàn)檫@個(gè)屬性在運(yùn)行時(shí)被創(chuàng)建，所以不能使用 DRIVER_ATTR 宏*/
}
void unregister_ldd_driver(struct ldd_driver *driver)
{
driver_unregister(&driver->driver);
}
EXPORT_SYMBOL(register_ldd_driver);
EXPORT_SYMBOL(unregister_ldd_driver);
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在sculld 中創(chuàng)建的 ldd_driver 結(jié)構(gòu)如下:
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/* Device model stuff */
static struct ldd_driver sculld_driver = {
.version = "$Revision: 1.21 $",
.module = THIS_MODULE,
.driver = {
.name = "sculld",
},
};/*只要一個(gè)簡(jiǎn)單的 register_ldd_driver 調(diào)用就可添加它到系統(tǒng)中。一旦完成初始化, 驅(qū)動(dòng)信息可在 sysfs 中顯示*/
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類 子系統(tǒng)
類是一個(gè)設(shè)備的高層視圖, 它抽象出了底層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，從而允許用戶空間使用設(shè)備所提供的功能, 而不用關(guān)心設(shè)備是如何連接和工作的。類成員通常由上層代碼所控制, 而無需驅(qū)動(dòng)的明確支持。但有些情況下驅(qū)動(dòng)也需要直接處理類。
幾乎所有的類都顯示在 /sys/class 目錄中。出于歷史的原因，有一個(gè)例外：塊設(shè)備顯示在 /sys/block目錄中。在許多情況,
類子系統(tǒng)是向用戶空間導(dǎo)出信息的最好方法。當(dāng)類子系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)類時(shí),
它將完全擁有這個(gè)類,根本不用擔(dān)心哪個(gè)模塊擁有那些屬性，而且信息的表示也比較友好。
為了管理類，驅(qū)動(dòng)程序核心導(dǎo)出了一些接口，其目的之一是提供包含設(shè)備號(hào)的屬性以便自動(dòng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，所以u(píng)dev的使用離不開類。 類函數(shù)和結(jié)構(gòu)與設(shè)備模型的其他部分遵循相同的模式，所以真正嶄新的概念是很少的。
注意：class_simple 是老接口，在2.6.13中已被刪除，這里不再研究。
管理類的接口
類由 struct class 的結(jié)構(gòu)體來定義:
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/*
* device classes
*/
struct class {
const char * name;/*每個(gè)類需要一個(gè)唯一的名字, 它將顯示在 /sys/class 中*/
struct module * owner;
struct kset subsys;
struct list_head children;
struct list_head devices;
struct list_head interfaces;
struct kset class_dirs;
struct semaphore sem; /* locks both the children and interfaces lists */
struct class_attribute * class_attrs;/* 指向類屬性的指針（以NULL結(jié)尾） */
struct class_device_attribute * class_dev_attrs;/* 指向類中每個(gè)設(shè)備的一組默認(rèn)屬性的指針 */
struct device_attribute * dev_attrs;
int (*uevent)(struct class_device *dev, char **envp,
int num_envp, char *buffer, int buffer_size);/* 類熱插拔產(chǎn)生時(shí)添加環(huán)境變量的函數(shù) */
int (*dev_uevent)(struct device *dev, char **envp, int num_envp,
char *buffer, int buffer_size);/* 類中的設(shè)備熱插拔時(shí)添加環(huán)境變量的函數(shù) */
void (*release)(struct class_device *dev);/* 把設(shè)備從類中刪除的函數(shù) */
void (*class_release)(struct class *class);/* 刪除類本身的函數(shù) */
void (*dev_release)(struct device *dev);
int (*suspend)(struct device *, pm_message_t state);
int (*resume)(struct device *);
};
/*類注冊(cè)函數(shù):*/
int class_register(struct class *cls);
void class_unregister(struct class *cls);
/*類屬性的接口:*/
struct class_attribute {
struct attribute attr;
ssize_t (*show)(struct class *cls, char *buf);
ssize_t (*store)(struct class *cls, const char *buf, size_t count);
};
CLASS_ATTR(_name,_mode,_show,_store);
int class_create_file(struct class *cls, const struct class_attribute *attr);
void class_remove_file(struct class *cls, const struct class_attribute *attr);
| 在更新的內(nèi)核里，這個(gè)結(jié)構(gòu)體變得簡(jiǎn)潔了，刪除了一些成員： /*in Linux 2.6.26.5*/
/*
* device classes
*/
struct class {
const char *name;
struct module *owner;
struct kset subsys;
struct list_head devices;
struct list_head interfaces;
struct kset class_dirs;
struct semaphore sem; /* locks children, devices, interfaces */
struct class_attribute *class_attrs;
struct device_attribute *dev_attrs;
int (*dev_uevent)(struct device *dev, struct kobj_uevent_env *env);
void (*class_release)(struct class *class);
void (*dev_release)(struct device *dev);
int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);
int (*resume)(struct device *dev);
};
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類設(shè)備（在新內(nèi)核中已被刪除）
類存在的真正目的是給作為類成員的各個(gè)設(shè)備提供一個(gè)容器，成員由 struct class_device 來表示:
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struct class_device {
struct list_head node;/*for internal use by the driver core only*/
struct kobject kobj;/*for internal use by the driver core only*/
struct class * class; /* 指向該設(shè)備所屬的類，必須*/
dev_t devt; /* dev_t, creates the sysfs "dev" ，for internal use by the driver core only*/
struct class_device_attribute *devt_attr;/*for internal use by the driver core only*/
struct class_device_attribute uevent_attr;
struct device * dev; /* 指向此設(shè)備相關(guān)的 device 結(jié)構(gòu)體，可選。若不為NULL，應(yīng)是一個(gè)從類入口到/sys/devices 下相應(yīng)入口的符號(hào)連接，以便用戶空間查找設(shè)備入口*/
void * class_data; /* 私有數(shù)據(jù)指針 */
struct class_device *parent; /* parent of this child device, if there is one */
struct attribute_group ** groups; /* optional groups */
void (*release)(struct class_device *dev);
int (*uevent)(struct class_device *dev, char **envp,
int num_envp, char *buffer, int buffer_size);
char class_id[BUS_ID_SIZE]; /* 此類中的唯一的名字 */
};
/*類設(shè)備注冊(cè)函數(shù):*/
int class_device_register(struct class_device *cd);
void class_device_unregister(struct class_device *cd);
/*重命名一個(gè)已經(jīng)注冊(cè)的類設(shè)備入口:*/
int class_device_rename(struct class_device *cd, char *new_name);
/*類設(shè)備入口屬性:*/
struct class_device_attribute {
struct attribute attr;
ssize_t (*show)(struct class_device *cls, char *buf);
ssize_t (*store)(struct class_device *cls, const char *buf,
size_t count);
};
CLASS_DEVICE_ATTR(_name, _mode, _show, _store);
/*創(chuàng)建和刪除除struct class中設(shè)備默認(rèn)屬性外的屬性*/
int class_device_create_file(struct class_device *cls, const struct class_device_attribute *attr);
void class_device_remove_file(struct class_device *cls, const struct class_device_attribute *attr);
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類接口 類子系統(tǒng)有一個(gè) Linux 設(shè)備模型的其他部分找不到的附加概念，稱為“接口”, 可將它理解為一種設(shè)備加入或離開類時(shí)獲得信息的觸發(fā)機(jī)制，結(jié)構(gòu)體如下：
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struct class_interface {
struct list_head node;
struct class *class;/* 指向該接口所屬的類*/
int (*add) (struct class_device *, struct class_interface *);
/*當(dāng)一個(gè)類設(shè)備被加入到在 class_interface 結(jié)構(gòu)中指定的類時(shí), 將調(diào)用接口的 add 函數(shù)，進(jìn)行一些設(shè)備需要的額外設(shè)置，通常是添加更多屬性或其他的一些工作*/
void (*remove) (struct class_device *, struct class_interface *);/*一個(gè)接口的功能是簡(jiǎn)單明了的. 當(dāng)設(shè)備從類中刪除, 將調(diào)用remove 方法來進(jìn)行必要的清理*/
int (*add_dev) (struct device *, struct class_interface *);
void (*remove_dev) (struct device *, struct class_interface *);
};
/*注冊(cè)或注銷接口的函數(shù):*/
int class_interface_register(struct class_interface *class_intf);
void class_interface_unregister(struct class_interface *class_intf);
/*一個(gè)類可注冊(cè)多個(gè)接口*/
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