Linux驱动学习笔记（三）

中断

快速中断具有原子性，不允许嵌套；普通中断不具有原子性且允许嵌套

中断共享是指将不同的设备挂在同一条中断线上。

中断注册：

int request_irq(unsignedint irq,void (*handler)(int,void*,struct pt_regs*),unsigned long flags,constchar *devname,void *dev_id)返回0成功，失败返回一个错误码。irq为中断号，handler中断处理函数，flags中断标志（IRQF_DISABLED快速中断，IRQF_SHARED可在设备间共享），devname设备名，dev_id共享中断时使用。

中断处理程序：

运行在中断上下文中。不能向用户空间发送或接受数据；不能使用可能引起阻塞的函数；不能使用可能引起调度的函数。

中断处理程序流程：

Ø 判断是否是本设备产生了中断；inb()

Ø 清除中断标志位；(outb())

Ø 中断处理；

Ø 唤醒等待数据的进程（wait_up_interruptible(&short_queue)）;

释放中断处理程序：

voidfree_irq(unsigned int irq,)

 

Linux网路体系结构

采用四层的internet模型

Linux网路子系统从上到下分别是：用户层、系统调用接口层、协议无关接口层、网络协议层、设备无关接口层、设备驱动层、物理层。

设备无关接口层：

设备无关接口将协议与各种网络设备驱动连接在一起。这一层提供一组通用函数供底层网络设备程序使用，让他们对高层协议栈进行操作。首先驱动程序通过register_netdevice()或unregister_netdevice在内核中进行注册或注销。调用前必须先填写net_device结构，然后传递这个结构进行注册，内核调用它的init函数，然后执行一组健全性检查，并将新设备添加到设备列表中（内核中的活动设备链表）。要从协议层向设备发送数据，需要使用dev_queue_xmit函数，这个函数对数据进行排队，并交由底层设备驱动程序进行最终传输报文的，接收通常使用netif_rx执行的。当底层设备驱动程序接收到一个报文（包含在所分配的sk_buff中）时，就会通过调用netif_rx将数据上传置设备无关层，然后，这个函数通过netif_rx_schedule将sk_buff在上层协议队列中进行排队，供以后进行处理。

 

网卡驱动设计

网络接口设备描述结构体：(net_device)可以有以下函数动态分配

struct net_device *alloc_netdev(int sizeof_priv,constchar *mask,void (*setup)(struct net_device *))sizeof_priv私有数据去大小；mask设备名，setup初始化函数

struct net_device *alloc_etherdev(int sizeof_priv)  

初始化函数，在register_netdev时被调用：

int (*ndo_init)(struct net_device *dev);

打开接口：ifconfig激活时，接口被打开

int  (*ndo_open)(structnet_device *dev);在打开时申请中断DMA等，设置寄存器、启动设备，启动发送队列。

停止接口：

int  (*ndo_stop)(structnet_device *dev);

数据发送函数：

netdev_tx_t   (*ndo_start_xmit) (struct sk_buff *skb,struct net_device *dev);

处理特定于接口的ioctl命令：

int  (*ndo_do_ioctl)(structnet_device *dev,struct ifreq *ifr, int cmd);

改变MAC地址的函数，需要硬件支持：

int  (*ndo_set_mac_address)(struct net_device *dev,void *addr);

网卡注册：

int  register_netdevice(structnet_device *dev);

网卡注销：

void unregister_netdevice(struct net_device *dev)

Linux内核中的每个网络包都有一个套接字缓冲区结构srtuct sk_buff描述，即一个sk_buff结构就是一个包，指向sk_buff的指针通常被称为skb。

Skb操作函数：

分配一个sk_buff结构，供协议栈代码使用：

struct sk_buff *alloc_skb(unsigned int size,gfp_tpriority)；

分配一个sk_buff结构，供驱动代码使用：

struct sk_buff *dev_alloc_skb(unsigned int length);

向前移动skb的head指针，并返回head移动之后的值：

unsigned char *skb_put(struct sk_buff *skb, unsigned intlen);

释放skb：

void kfree_skb(struct sk_buff *skb);协议栈代码使用

void dev_kfree_skb(struct sk_buff *skb);驱动代码使用

数据接收流程：

• 分配skb：skb=dev_alloc_skb(pkt->datalen+2)
• 从硬件中读取数据到skb
• 调用netif_rx将数据交给协议栈netif_rx(skb)

网络接口支持三种中断：新报文到达中断、报文发送完成中断、出错中断。中断处理程序可通过查看网卡中的中断寄存器，来分辨出中断类型。

 

Input输入子系统

分为三部分：驱动、input core、event handler。

Input设备用input_dev结构体描述，使用input子系统实现输入设备驱动时，驱动的核心工作时想系统报告按键、触摸屏、键盘、鼠标等事件（event、通过input_event结构体描述），不在关心文件操作接口，以为input子系统已经完成了文件操作接口。驱动报告事件经过inputcore和eventhandler最终到达用户空间。

注册输入设备：

int input_register_device(struct input_dev *dev);

注销输入设备：

void input_unregister_device(struct input_dev *dev);

驱动实现：

设备驱动程序通过set_bit()告诉input子系统它支持哪些事件。例如：set_bit(EV_KEY,button_dev.evbit)

struct iput_dev中的evbit用来表示设备所支持的实践类型，keybit用来表示设备支持的按键类型。

事件类型：

EV_RST Reset       EV_KEY 按键     EV_REL 相对坐标      EV_ABS 绝对坐标

EV_MSC 其他        EV_LEDLED         EV_SND 声音            EV_BEP repeat

EV_FF 力反馈

用于报告EV_KEY：(code事件代码，value事件值)

void input_report_key(struct input_dev *dev,unsigned intcode,int value);

用于报告EV_REL：

void input_report_rel(struct input_dev *dev,unsigned intcode,int value);

用于报告EV_ABS:

void input_report_abs(struct input_dev *dev,unsigned intcode,int value);

input_sync用于事件同步，表示一次所有报告完毕。

PCI总线

PCI是（Peripheral Component Interconnect外围设备互联）简称。有三大优点：在计算机和外设间传输数据时具有更好的性能；能够尽量独立于具体的平台；可以方便的实现即插即用。

每一个PCI设备由一个总线号、一个设备号、一个功能号确定。PCI规范允许一个系统最多拥有256条总线，每条总线最多带32个设备，每个设备最多8个功能。

每个PCI设备都有一组固定格式的寄存器，即配置寄存器；由Linux内核中的PCI初始化代码与驱动程序共同使用，内核启动时对其进行初始化，包括设置中断号以及I/O基址。

00H-01H Vendor ID 制造商标识；02H-03H Device ID 设备标识；04H-05H Command 命令寄存器

06H-07H Status 状态寄存器；08H Revision ID 版本识别号寄存器；

09H-0BH Class Code 分类代码寄存器；0CH Cache LineSize CACHE行长度寄存器

10H-13H基地址寄存器0；14H-17H基地址寄存器1；18H-1BH基地址寄存器2；1CH-19H基地址寄存器3

20H-23H基地址寄存器4；24H-27H基地址寄存器5；

3H Interrupt Line 中断线寄存器；3DH Interrupt Pin 中断引脚寄存器。

 

PCI驱动使用struct pci_driver结构来描述

struct pci_driver{

     …………

     const structpci_device_id *id_table;//设备列表

     int(*probe)(struct oci_dev *dev,const struct pci_device_id *id);

     void(*remove)(struct pci_dev *dev);

     …………

};

PCI设备注册函数：

pci_register_driver(struct pci_device *dev);

使能PCI设备;

int pci_enable_device(struct pci_dev *dev);

获取基地址：

pci_resource_start(struct pci_dev *dev,int bar);返回指定区域的起始地址，这个区域由参数bar指定，范围0-5，表示6个PCI区域中的一个。

pci_resource_end(struct pci_dev *dev,int bar);返回指定区域的末地址。