FreeBSD设备驱动管理介绍（BSP: Ti AM335x）

这段时间一直在忙FreeBSD驱动移植的项目，因此对FreeBSD做了一定的了解，鉴于网上对于FreeBSD的设备驱动资料较少，在这里给出本人对于FreeBSD驱动管理的理解心得（主要是USB驱动管理），希望能对开源开发者有所帮助。

首先FreeBSD的官方开发手册是必备的：https://www.freebsd.org/doc/en/books/arch-handbook/

以及FreeBSD官方man page：https://www.freebsd.org/cgi/man.cgi 该网页可帮你查找你所不明白的函数的定义和作用

FreeBSD下设备采用树状的设备驱动开发方法：

如下图所示

每个设备驱动包括若干方法，方法的名字由系统预先定义。设备是指连接到系统中的某部分硬件，如扩展卡、卡所在的总线、连接到卡上的磁盘驱动器等。总线也是作为设备，并有相应的驱动程序。系统定义了一个设备root_bus，而所有其它设备则是根据自动配置动态创建。

在

FreeBSD

操作系统中，注册按先总线设备后叶设备的

顺序进行，设备的启动过程如图

在

FreeBSD

操作系统中，注册按先总线设备后叶设备的

顺序进行，设备的启动过程如图

在FreeBSD操作系统中，注册按先总线设备后叶设备的顺序进行，设备的启动过程如下图所示：

1.root_bus

2.nexus/simplebus

3.ACPI设备

4.PCI设备

系统统中的root_bus设备并不执行具体的设备驱动，它实际上是提供给其它设备一个根结点，以便所有的设备都能够通过它联系在一起，形成一个有机的整体。Nexus设备负责初始化系统资源的大小，同时提供ACPI资源链支持。

也就是说FreeBSD的设备驱动管理是按照树节点方法，一层一层往上挂载。文章后面会根据具体例子详细介绍设备树

FreeBSD下PCI总线类设备驱动程序框架：

这里采用PCI总线进行分析

PCI类设备驱动的组成主要包括以下4个部分： 
(1) DRIVER_MODULE；

(2) 结构driver_t；

(3) 设备标识表；

(4) 设备类。 

首先是DRIVER_MODULE设备宏，该定义非常重要：

每个设备驱动一般被定义为一个内核模块，声明方式如下：

DRIVER_MODULE(name,busname,driver,devclass,evh,arg)

name: 模块名 
busname: 挂接的总线(PCI、NEXUS、ISA等)    

driver: 驱动程序结构的变量    

devclass: 设备类 

evh: 驱动程序加载/卸载时的事件处理函数 

arg: evh的参数

比如USB中存储设备umass驱动的设备宏定义如下：

DRIVER_MODULE(umass, uhub, umass_driver, umass_devclass, NULL, 0);

模块名是umass, 挂接的总线是uhub（uhub也是挂接在usbus总线上，而usbus挂接在musbotg总线上，最后musbotg挂接在usbss上，usbss挂接到最后的总线nexus上。完成了一个完整的设备树挂接），驱动变量是umass_driver，设备类是umass_devclass。

结构driver_t 
设备驱动由结构driver_t描述，driver_t定义如下： 
 struct driver{ 
const char *name;

kobj_method_t *method;

size_t size; 
u_int refs;

kobj_ops_t ops;

void *priv; }; 
name: 设备驱动名 
priv: 对应设备实例的私有数据，主要用于存放设备的私有数据结构 
methods: 定义操作该设备的方法 

数组中的每个元素是通过使用宏DEVMETHOD来声明的，如DEVMETHOD(device_probe,ata_pci_probe)，其中第1个参数是系统保留的符号，第2个参数是驱动程序中的函数。至于数组中定义了哪些方法是由两方面决定的：设备所在的总线和设备的具体功能。驱动程序中的方法可以分为两类：设备接口和总线方法。

设备接口：

设备接口负责识别、检测、连接设备，另外还可以关闭、挂起、恢复设备。在这些接口中，部分接口因设备的不同而不同，需要单独实现，而有的接口有缺省实现。要根据设备的功能实现部分或全部的接口，设备不支持的接口没有必要实现也无法实现。主要的接口包括： 
device_identify: 仅用于不能自识别的总线，如ISA、ACPI，总线利用该操作识别设备并将其加入到总线中； 
device_probe: 为设备在设备类中寻找合适的驱动，确定能否操作该设备、是否有足够的资源； 
device_attach: 为该设备分配系统资源，将设备加入到系统中，注册设备的中断处理函数； 
device_shutdown: 关闭设备； device_suspend: 挂起设备； device_resume: 恢复设备；

总线方法：
总线方法是总线在处理该设备时所需要的方法，一般因总线不同而不同。系统提供了缺省的定义，用户可以根据设备的具体需要，遵照方法的语义另外定义部分方法，主要方法有： 
bus_print_child: 打印显示总线的一个子设备信息

bus_alloc_resource: 为总线的设备分配资源；

bus_release_resource: 为总线的设备释放资源； 

bus_activate_resource: 激活资源； 

bus_deactivate_resource: 实效资源； 

bus_setup_intr: 注册设备中断处理函数； 

bus_teardown_intr: 注销设备中断处理函数；

设备类数据结构

一类设备一般具有相似的属性，如网卡设备一般都同网络协议栈交互，所有的声卡也都具有相似的属性。设备类数据结构主要包括一个驱动程序结构链表和一个设备数组，具体的定义如下所示： 
struct devclass{ 
    TAILQ_ENTRY(devclass)  link;     

driver_list_t   drivers;     

char  *name;     

device_t  *devices;     

int  maxuint; }; 
设备类主要用于系统管理设备驱动使用，用户自己可以为设备声明设备类，并没有严格的规定，例如在ata驱动程序中声明了一个设备类的实例： 
static devclass_t ata_pci_devclass; 
DRIVER_MODULE(atapci,pci,ata_pci_driver,ata_pci_devclass,0,0);

接下来结合FreeBSD中关于Ti AM335x处理器的USB驱动源码对FreeBSD设备驱动管理进行详细分析：

代码块源文件位于/sy/arm/ti/am335x目录下：

首先要知道AM335x USB在FreeBSD下的设备树：

simplebus->root bus

usbss->simplebus：AM335x的usb sub system模块 负责两个usb0、usb1

musbotg->usbss：AM335x的usb模块采用otg进行控制，也就是既可作为host端，也可以作为device端

usbus->musbotg：usbus是usb control模块，也就是usb 控制器模块

uhub->usbus：uhub是总线模块，一般usb设备都是通过它进行挂接，keyboard、usb storage等

umass->uhub：umass就是usb storage的设备驱动，这已经涉及到最后的usb底层驱动了

以上就是各个USB模块的挂接情况：

源码挂接代码如下：

usbss：

DRIVER_MODULE(usbss, nexus, usbss_driver, usbss_devclass, 0, 0);

musb

DRIVER_MODULE(musbotg, nexus, musbotg_driver, musbotg_devclass, 0, 0);

uhub:
DRIVER_MODULE(uhub, usbus, uhub_driver, uhub_devclass, 0, 0);
DRIVER_MODULE(uhub, uhub, uhub_driver, uhub_devclass, NULL, 0);

umass:

DRIVER_MODULE(umass, uhub, umass_driver, umass_devclass, NULL, 0);

转载于:https://www.cnblogs.com/sichenzhao/p/9320278.html