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面對不斷升級的linux內核、GNU開(kāi)發(fā)工具、linux環(huán)境下的各種圖形庫，很多linux應用程序開(kāi)發(fā)人員和linux設備驅動(dòng)開(kāi)發(fā)人員即興奮，又煩躁。興奮的是新的軟件軟件、工具給我提供了更強大的功能，煩躁的是適應新軟件的特性、搭建新環(huán)境是一項非常繁瑣的事情。本文想從以下3個(gè)方面探討一下“面對不斷升級的內核，如何學(xué)習linux設備驅動(dòng)”。 內核發(fā)展的現狀及其對技術(shù)人員的影響 由于高版本內核并不完全兼容低版本內核，所以?xún)群松墝氖耹inux開(kāi)發(fā)的技術(shù)人員造成了一定的影響，特別對于linux入門(mén)人員。 內核的升級對應從事linux應用程序開(kāi)發(fā)的人員來(lái)說(shuō)影響較小，因為系統調用基本保持兼容。而影響比較大的是驅動(dòng)開(kāi)發(fā)人員。每次內核的更新都可以導致很多內核函數使用上的變化。其中有內核本身提供的函數，也有硬件平臺代碼提供的函數，后者變化的更加頻繁。這一點(diǎn)讓初學(xué)內核驅動(dòng)的人很迷茫，因為當他們按照手里的經(jīng)典著(zhù)作，如：Alessandro的《linux設備驅動(dòng)程序》，編寫(xiě)驅動(dòng)時(shí)，發(fā)現并不能夠成功的在你的linux平臺上編譯通過(guò)、或不能正常執行。你的朋友會(huì )告訴你，你用的內核和書(shū)里的不一致。那該怎么辦呢？ 我想從兩個(gè)方面去解釋這個(gè)問(wèn)題，一方面是如何寫(xiě)好linux設備驅動(dòng)，另一方面是如何應對不斷升級的內核。 如何寫(xiě)好Linux設備驅動(dòng) Linux設備驅動(dòng)是linux內核的一部分，是用來(lái)封裝硬件細節，為上層提供標準接口的一種方法。為了能夠編寫(xiě)出質(zhì)量比較高的驅動(dòng)，要求工程師必須具備以下幾個(gè)方面的知識： 熟悉處理器的性能 如：處理器的體系結構、匯編語(yǔ)言、工作模式、異常處理等此項對于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，重要程度：***。也就是說(shuō)還不熟悉驅動(dòng)編寫(xiě)方法的情況下，可以先不把重心放在這一項上，因為可能因為它的枯燥、抽象而影響到你對設備驅動(dòng)的興趣。 隨著(zhù)你不斷的熟悉驅動(dòng)的編寫(xiě)，你會(huì )很自然的意識到此項的重要性。 掌握驅動(dòng)目標的硬件工作原理及通訊協(xié)議 如：串口控制器、顯卡控制器、硬件編解碼、存儲卡控制器、I2C通訊、SPI通訊、usb 通訊、SDIO通訊、I2S通訊、PCI通訊等 此項的重要程度應該不用多說(shuō)了，編寫(xiě)設備驅動(dòng)的前提就是知道設備的操作方法。但不是說(shuō)要把所有設備的操作方法都熟悉了以后才可以驅動(dòng)，你只需要了解你要驅動(dòng)的硬件就可以了。所有這一項對于初學(xué)者來(lái)說(shuō)重要程度都是：*****。 掌握硬件的控制方法 如：中斷、輪詢(xún)、DMA 通常一個(gè)硬件控制器會(huì )有多種控制方法，你需要根據系統性能的需要合理的選擇操作方法。 此項對于初學(xué)者來(lái)說(shuō)：重要程度：****。初學(xué)階段以實(shí)現功能為目的。掌握的順序應該是，輪詢(xún)->中斷->DMA。隨著(zhù)學(xué)習的深入，需要綜合考慮系統的性能需求，采取合適的方法。 良好的GNU C語(yǔ)言編程基礎 如:C語(yǔ)言的指針、結構體、內存操作、鏈表、隊列、棧、C和匯編混合編程等。 這些編程語(yǔ)法是編寫(xiě)設備驅動(dòng)的基礎。 此項無(wú)論對于初學(xué)者還是熟手重要程度：*****。 良好的linux操作系統概念 如：多進(jìn)程、多線(xiàn)程、進(jìn)程調度、進(jìn)程搶占、進(jìn)程上下文、虛擬內存、原子操作、阻塞、睡眠、同步等概念及它們之間的關(guān)系。 這些概念及方法在設備驅動(dòng)的使用是linux設備驅動(dòng)區別單片機編程的最大特點(diǎn)。只有理解了它們才會(huì )編寫(xiě)出高質(zhì)量的驅動(dòng)。 嵌入式高薪技術(shù)實(shí)訓提升可聯(lián)系郭老師q754634522,咨詢(xún)熱線(xiàn)13312935962 此項對于初學(xué)者來(lái)說(shuō)：重要程度：***。開(kāi)始可以以實(shí)現功能為目的，逐步完善自己的驅動(dòng)。 掌握l(shuí)inux內核中設備驅動(dòng)的編寫(xiě)接口 如：字符設備的cdev、塊設備的gendisk、網(wǎng)絡(luò )設備的net_device，以及基于這些基本接口的framebuffer設備的fb_info、mtd設備的mtd_info、tty設備的tty_driver、usb設備的usb_driver、mmc設備的mmc_host等 Linux內核為設備驅動(dòng)編寫(xiě)者留下了標準的接口。驅動(dòng)編寫(xiě)者無(wú)需精通內核的各個(gè)部分，只需要明確內核留給我們的接口，并實(shí)現此接口就可以了。內核流出的接口采用的是面向對象的思路，即把目標設備看成一個(gè)對象，通常利用一個(gè)結構體來(lái)描述這個(gè)對象。驅動(dòng)工程師的任務(wù)就是實(shí)現這個(gè)對象。這個(gè)結構體中會(huì )包含設備的屬性（用變量表示）和操作方法（用函數指針表示）。如：字符設備的cdev struct cdev { struct kobject kobj; struct module *owner; const struct file_operations *ops; //操作方法結合，其它項都是屬性 struct list_head list; dev_t dev; unsigned int count; }; 此項對于初學(xué)者來(lái)說(shuō)：重要程度：****。開(kāi)始階段可以以模仿為主，即套用一些固定的模板。 如何應對不斷升級的內核 內核升級對驅動(dòng)的影響主要體現在，（1）驅動(dòng)接口定義的變化（2）內核的一些功能函數的名稱(chēng)、參數、頭文件、宏定義的變化（3）平臺代碼關(guān)于硬件操作方面封裝的一些函數的變化（4）設備模型的影響。下面探討一下，如何應對這幾個(gè)方面的問(wèn)題： 驅動(dòng)接口定義的變化 如：2.4內核中字符設備驅動(dòng)的注冊接口是 int register_chrdev(unsigned int major, const char * name, struct file_operations *fops) 而2.6內核中已經(jīng)不建議使用這種方法了，改為： int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count) 又如：2.6.27內核中網(wǎng)卡接口的net_device結構成員和低版本的net_device結構成員也發(fā)生了一些變化。 這種接口定義及注冊方法帶來(lái)的變化，發(fā)生的并不頻繁。解決方案是：參考內核中的代碼。這種接口定義及注冊方法在內核中非常容易找到，如：字符設備驅動(dòng)的注冊方法及接口定義可以參照內核driver/char/目錄下的很多實(shí)例。 內核的一些功能函數的名稱(chēng)、參數、頭文件、宏定義的變化 如：中斷注冊函數的格式及參數在2.4內核、2.6內核低版本和高版本之間都存在差別 在2.6.8中，中斷注冊函數的定義為： int request_irq(unsigned int irq, irqreturn_t (*handler)(int, void *, struct pt_regs *),unsigned long irq_flags, const char * devname, void *dev_id) irq_flags的取值主要為下面的某一種或組合： SA_INTERRUPT、SA_SAMPLE_RANDOM、SA_SHIRQ 在2.6.26中，中斷注冊函數的定義為： int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler,unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id) typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *); irq_flags的取值主要為下面的某一種或組合：（功能和2.6.8的對應） IRQF_DISAB LED、IRQF_SAMPLE_RANDOM、IRQF_SHARED 當出現這些問(wèn)題時(shí)，編譯過(guò)程中，編譯器會(huì )給我們比較明確的錯誤提示，根據這些提示你可以判斷出是否是缺少頭問(wèn)題、是否是函數參數定義有誤等。解決問(wèn)題的最好辦法還是到你的目標內核中找信息。此時(shí)找問(wèn)題的方法可以借助于搜索，如：你可以在新的內核中搜索request_irq，看新內核中的驅動(dòng)是如何使用它的。這種方法非常有效。 平臺代碼關(guān)于硬件操作方面封裝的一些函數的變化 內核中，硬件平臺相關(guān)的代碼在內核更新過(guò)程中變化比較頻繁。和我們的設備驅動(dòng)也是息息相關(guān)。所以在針對一個(gè)新內核編寫(xiě)設備驅動(dòng)前，一定要熟悉你的平臺代碼的結構。有時(shí)平臺雖然提供了內核要求的接口函數，但使用起來(lái)功能卻并不完善。下面還是先舉個(gè)例子說(shuō)明平臺代碼更新對設備驅動(dòng)的影響。 如：在linux-2.6.8內核中，調用set_irq_type(IRQ_EINT0,IRQT_FALLING);去設置S3C2410的IRQ_EINT0的中斷觸發(fā)信號類(lèi)型，你會(huì )發(fā)現不會(huì )有什么效果。跟蹤代碼發(fā)現內核的set_irq_type函數需要平臺提供一個(gè)針對硬件平臺的實(shí)現函數 static struct irqchip s3c_irqext_chip = { .mask = s3c_irqext_mask, .unmask = s3c_irqext_unmask, .ack = s3c_irqext_ack, .type = s3c_irqext_type }; s3c_irqext_type就是linux內核需要的實(shí)現函數，而s3c_irqext_type在2.6.8中的實(shí)現為： static int s3c_irqext_type(unsigned int irq, unsigned int type) { irqdbf("s3c_irqext_type: called for irq %d, type %d\n", irq, type); return 0; } 原來(lái)并沒(méi)有實(shí)現。而在較高版本的內核，如2.6.26內核中，這個(gè)函數是實(shí)現了的。所以你一定要小心。當平臺函數不好用時(shí)，一定要查查原因，或者直接操作硬件寄存器來(lái)達到目的。 2.6內核設備模型對驅動(dòng)的影響 在2.6內核中寫(xiě)設備驅動(dòng)和在2.4內核中有著(zhù)很大的不同，就是在設備驅動(dòng)中融入了比設備驅動(dòng)本身結構還復雜，難以理解的設備模型。初學(xué)驅動(dòng)時(shí)你可以不理會(huì )設備模型，但你會(huì )發(fā)現內核里的驅動(dòng)代碼基本上都是融入了設備模型的了。所以很多時(shí)候你不得不面對現實(shí)，還是要弄懂它，并且它也的注冊方法也會(huì )隨著(zhù)內核的升級而發(fā)生變化。解決此類(lèi)問(wèn)題的最好方法還是參考目標內核驅動(dòng)代碼。 年底狂歡，凡通過(guò)本帖添加q754634522學(xué)習嵌入式的朋友，即可免費獲得驚喜大禮包一份及現金卷一張，深圳-廣州-鄭州-長(cháng)沙-南寧均有學(xué)習分點(diǎn)。咨詢(xún)熱線(xiàn)13312935962 總結： 開(kāi)始學(xué)習設備驅動(dòng)時(shí)，選擇一個(gè)當前比較流行的內核版本和硬件平臺。不著(zhù)急追趕最新潮流。這樣你可以找到的網(wǎng)絡(luò )資源會(huì )比較多，不至于有孤軍奮戰的感覺(jué)。我想這個(gè)過(guò)程應該不低于1年。當過(guò)了這個(gè)過(guò)程后，嘗試將你編寫(xiě)過(guò)的驅動(dòng)移植到各個(gè)目標平臺上。上面的一些建議、和應對方法是本人的一些經(jīng)驗總結，僅供參考。（轉載） |
