嵌入式内核及驱动开发高级

一、起源

仅devfs,导致开发不方便以及一些功能难以支持:

  1. 热插拔

  2. 不支持一些针对所有设备的统一操作(如电源管理)

  3. 不能自动mknod

  4. 用户查看不了设备信息

  5. 设备信息硬编码,导致驱动代码通用性差,即没有分离设备和驱动

二、新方案

uevent机制:sysfs + uevent + udevd(上层app)

2.1 sysfs: 一种用内存模拟的文件系统,系统启动时mount到/sys目录

sysfs用途:(类似于windows的设备管理器)

  1. 建立系统中总线、驱动、设备三者之间的桥梁

  2. 向用户空间展示内核中各种设备的拓扑图

  3. 提供给用户空间对设备获取信息和操作的接口,部分取代ioctl功能

sysfs在内核中的组成要素 在用户空间/sys下的显示
内核对象(kobject) 目录
对象属性(attribute) 文件
对象关系(relationship) 链接(Symbolic Link)

四个基本结构

类型 所包含的内容 内核数据结构 对应/sys项
设备(Devices) 设备是此模型中最基本的类型,以设备本身的连接按层次组织 struct device /sys/devices/?/?/.../
驱动(Drivers) 在一个系统中安装多个相同设备,只需要一份驱动程序的支持 struct device_driver /sys/bus/pci/drivers/?/
总线(Bus) 在整个总线级别对此总线上连接的所有设备进行管理 struct bus_type /sys/bus/?/
类别(Classes) 这是按照功能进行分类组织的设备层次树;如 USB 接口和 PS/2 接口的鼠标都是输入设备,都会出现在/sys/class/input/下 struct class /sys/class/?/

目录组织结构:

/sys下的子目录 所包含的内容
/sys/devices 这是内核对系统中所有设备的分层次表达模型,也是/sys文件系统管理设备的最重要的目录结构;
/sys/dev 这个目录下维护一个按字符设备和块设备的主次号码(major:minor)链接到真实的设备(/sys/devices下)的符号链接文件;
/sys/bus 这是内核设备按总线类型分层放置的目录结构, devices 中的所有设备都是连接于某种总线之下,在这里的每一种具体总线之下可以找到每一个具体设备的符号链接,它也是构成 Linux 统一设备模型的一部分;
/sys/class 这是按照设备功能分类的设备模型,如系统所有输入设备都会出现在/sys/class/input 之下,而不论它们是以何种总线连接到系统。它也是构成 Linux 统一设备模型的一部分;
/sys/kernel 这里是内核所有可调整参数的位置,目前只有 uevent_helper, kexec_loaded, mm, 和新式的slab 分配器等几项较新的设计在使用它,其它内核可调整参数仍然位于sysctl(/proc/sys/kernel) 接口中;
/sys/module 这里有系统中所有模块的信息,不论这些模块是以内联(inlined)方式编译到内核映像文件(vmlinuz)中还是编译为外部模块(ko文件),都可能会出现在/sys/module 中
/sys/power 这里是系统中电源选项,这个目录下有几个属性文件可以用于控制整个机器的电源状态,如可以向其中写入控制命令让机器关机、重启等。

2.2 uevent

嵌入式内核及驱动开发高级_第1张图片

三、代码中自动mknod

struct class *class_create(struct module *owner, const char *name);
/*
 * 功能:在/sys/class生成一个目录,目录名由name指定
 * 参数:
    struct module *owner - THIS_MODULE
    const char *name - 目录名
 * 返回值  成功:class指针   失败:NULL
*/
/*
辅助接口:可以定义一个struct class 的指针变量cls来接受返回值,然后通过IS_ERR(cls)判断是否失败;
IS_ERR(cls);成功----------------->0
IS_ERR(cls);失败----------------->非0
PTR_ERR(cls);来获得失败的返回错误码;
*/
void class_destroy(struct class *cls)
/*
* 功能:删除class_create生成目录
* 参数:
    struct class *cls - class指针
* 返回值
*/
struct device *device_create(struct class *class, struct device *parent,
                 dev_t devt, void *drvdata, const char *fmt, ...)
/*
 * 功能:在/sys/class目录下class_create生成目录再生成一个子目录与该设备相对应,发uevent让应用程序udevd创建设备文件
 * 参数:
    struct class *class - class指针
    struct device *parent - 父对象,一般NULL
    dev_t devt - 设备号
    void *drvdata - 驱动私有数据,一般NULL
    const char *fmt - 字符串的格式
     ... - 不定参数
 * 返回值
    成功:device指针
    失败:NULL
 */
void device_destroy(struct class *class, dev_t devt)
/*
 * 功能:删除device_create生成目录
 * 参数:
    struct class *class - class指针
    dev_t devt - 设备号
 * 返回值
*/

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