[快速上手Linux设备驱动]之我看Linux设备模型(设备篇)

上一篇，walfred讲述了一个简单的字符设备驱动，没有看的同学一定要好好的看哦[快速上手Linux设备驱动]之我看Linux字符设备驱动，从这篇文章起，OurUnix转了一篇很不错的描写Linux设备模型的文章。例子和实验使用《LDD3》所配的lddbus模块（稍作修改）。

当然在看这一篇文章之前，希望你已经阅读了[快速上手Linux设备驱动]之我看Linux设备模型(总线篇)一文。

设备

1 概述

在最底层, Linux 系统中的每个设备由一个 struct device 代表:

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;/* 设备的 "父" 设备，该设备所属的设备，通常一个父设备是某种总线或者主控制器. 如果 parent 是 NULL, 则该设备是顶层设备，较少见 */

struct kobject kobj;/*代表该设备并将其连接到结构体系中的 kobject； 注意：作为通用的规则, device->kobj->parent 应等于 device->parent->kobj*/

char bus_id[BUS_ID_SIZE];/*在总线上唯一标识该设备的字符串;例如: PCI 设备使用标准的 PCI ID 格式, 包含:域, 总线, 设备, 和功能号.*/

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; /*标识该设备连接在何种类型的总线上*/

struct device_driver *driver; /*管理该设备的驱动程序*/

void *driver_data; /*该设备驱动使用的私有数据成员*/

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);/*当这个设备的最后引用被删除时，内核调用该方法; 它从被嵌入的 kobject 的 release 方法中调用。所有注册到核心的设备结构必须有一个 release 方法, 否则内核将打印错误信息*/

};

/*在注册 struct device 前，最少要设置parent, bus_id, bus, 和 release 成员*/

2 设备注册

2.1设备的注册和注销函数为:

int device_register(struct device *dev);

void device_unregister(struct device *dev);

2.2一个实际的总线也是一个设备，所以必须单独注册，以下为 lddbus 在编译时注册它的虚拟总线设备源码：

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

}; /*这是顶层总线，parent 和 bus 成员为 NULL*/

/*作为第一个(并且唯一)总线, 它的名字为 ldd0，这个总线设备的注册代码如下:*/

ret = device_register(&ldd_bus);

if (ret)

printk(KERN_NOTICE "Unable to register ldd0/n");

/*一旦调用完成, 新总线会在 sysfs 中 /sys/devices 下显示，任何挂到这个总线的设备会在/sys/devices/ldd0 下显示*/

3 设备属性

sysfs 中的设备入口可有属性,相关的结构是:

/* interface for exporting device attributes 这个结构体和《LDD3》中的不同，已经被更新过了，请特别注意！*/

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);

};

/*设备属性结构可在编译时建立, 使用以下宏:*/

DEVICE_ATTR(_name,_mode,_show,_store);

/*这个宏声明一个结构, 将 dev_attr_ 作为给定 _name 的前缀来命名设备属性

/*属性文件的实际处理使用以下函数:*/

int device_create_file(struct device *device, struct device_attribute * entry);

void device_remove_file(struct device * dev, struct device_attribute * attr);

4 设备结构的嵌入

device 结构包含设备模型核心用来模拟系统的信息。但大部分子系统记录了关于它们又拥有的设备的额外信息，所以很少单纯用 device 结构代表设备，而是，通常将其嵌入一个设备的高层表示中。底层驱动几乎不知道 struct device。

4.1 lddbus 驱动创建了它自己的 device 类型，并期望每个设备驱动使用这个类型来注册它们的设备:

struct ldd_device {

char *name;

struct ldd_driver *driver;

struct device dev;

};

#define to_ldd_device(dev) container_of(dev, struct ldd_device, dev);

4.2 lddbus 导出的注册和注销接口如下:

* 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);

sculld 驱动添加一个自己的属性到它的设备入口，称为 dev, 仅包含关联的设备号，源码如下：

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);

/*接着, 在初始化时间, 设备被注册, 并且 dev 属性通过下面的函数被创建:*/

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 成员来存储指向我们自己的内部的设备结构的指针。请检查device_create_file的返回值，否则编译时会有警告。*/