Linux驱动——设备模型

news2024/9/24 23:25:40

目录

一、起源

二、新方案

2.1 sysfs:

2.2 uevent

三、代码中自动mknod

四、实例

一、起源

仅devfs，导致开发不方便以及一些功能难以支持：（硬编）

    1. 热插拔（插上usb设备就立马能安装驱动）

    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

内核2.6开始引入总线式开发解决这些问题。3.0开始引入设备树。

二、新方案

device+driver结合形成驱动，device内只有设备信息，driver内是一些操作。

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

uevent是一种通信机制用来解决热插拔的问题。上层还有一个比udevd差一点的mdevd。

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/?/           |

 最核心的只有这四个，剩下的都是针对某一块，比如block是块设备，fs是文件系统，module是模块。。。。。

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

 

新方案中bus既提供通信方式，也是device和driver的管理者。

三、代码中自动mknod

```c

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；

*/

```
```c

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

*/

```
```c

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

 */

```


 



```c

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

*/

```

四、实例

在之前的秒设备上添加自动mknod

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/atomic.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/timer.h>
#include <linux/device.h>
int major = 11;
int minor = 0;
int mysecond_num = 1;

struct mysecond_dev
{
	struct cdev mydev;
	int second;
	struct timer_list mytimer;
	/*Define atomic variables || 1 can open, 0 can not open*/
	atomic_t openflag;
	/*automatic create mknod*/
	struct class *pcls;
	struct device *pdev;
};

struct mysecond_dev gmydev;

void timer_func(unsigned long arg)
{
	struct mysecond_dev *pmydev = (struct mysecond_dev *)arg;

	pmydev->second++;

	mod_timer(&pmydev->mytimer, jiffies + HZ * 1);
}

int mysecond_open(struct inode *pnode, struct file *pfile)
{
	struct mysecond_dev *pmydev = NULL;
	pfile->private_data = (void *) (container_of(pnode->i_cdev, struct mysecond_dev, mydev));
	
	pmydev = (struct mysecond_dev *)pfile->private_data;
	if(atomic_dec_and_test(&pmydev->openflag))
	{
		pmydev->mytimer.expires = jiffies + HZ * 1;
		pmydev->mytimer.function = timer_func;
		pmydev->mytimer.data = (unsigned long)pmydev;
		add_timer(&pmydev->mytimer);
		return 0;
	}
	else
	{
		atomic_inc(&pmydev->openflag);
		printk("The device is opened already\n");
		return -1;
	}
	return 0;
}
int mysecond_close(struct inode *pnode, struct file *pfile)
{
	//printk("mysecond_close\n");
	/*C90 requires printk after the variable declaration*/
	struct mysecond_dev *pmydev = (struct mysecond_dev *)pfile->private_data;
	del_timer(&pmydev->mytimer);
	atomic_set(&pmydev->openflag,1);
	return 0;
}

ssize_t mysecond_read(struct file *pfile, char __user *puser, size_t size, loff_t *p_pos)
{
	struct mysecond_dev *pmydev = (struct mysecond_dev *)pfile->private_data;
	int ret = 0;
	if(size < sizeof(int))
	{
		printk("the expect read size is invalid\n");
		return -1;
	}

	if(size >= sizeof(int))
	{
		size = sizeof(int);
	}

	ret = copy_to_user(puser, &pmydev->second, size);
	if(ret)
	{
		printk("copy to user failed\n");
		return -1;
	}
	return size;
}

struct file_operations myops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = mysecond_open,
	.release = mysecond_close,
	.read = mysecond_read,
};


int __init mysecond_init(void)
{
	int ret = 0;
	dev_t devno = MKDEV(major,minor);

	/*Apply for device number*/
	ret = register_chrdev_region(devno, mysecond_num, "mysecond");
	if(ret)
	{
		ret = alloc_chrdev_region(&devno, minor, mysecond_num, "mysecond");
		if(ret)
		{
			printk("get devno failed\n");
			return -1;
		}
		major = MAJOR(devno);//Easy to miss *****
	}
	/*Assign the 'struct cdev' a set of operation functions*/
	cdev_init(&gmydev.mydev, &myops);
	/*Add 'struct cdev' to the kernel's data structure*/
	gmydev.mydev.owner = THIS_MODULE;
	cdev_add(&gmydev.mydev, devno, mysecond_num);//add to Hash.
	
	init_timer(&gmydev.mytimer);
	/*initialize the atomic variable to 1*/
	atomic_set(&gmydev.openflag,1);

	gmydev.pcls = class_create(THIS_MODULE, "mysecond");
	if(IS_ERR(gmydev.pcls))
	{
		printk("class_create failed\n");
		cdev_del(&gmydev.mydev);
		unregister_chrdev_region(devno,mysecond_num);
		return -1;	
	}

	gmydev.pdev = device_create(gmydev.pcls,NULL,devno,NULL,"mysec");
	if(NULL == gmydev.pcls)
	{
		printk("device_create failed\n");
		class_destroy(gmydev.pcls);
		cdev_del(&gmydev.mydev);
		unregister_chrdev_region(devno,mysecond_num);
		return -1;	
	}
	return 0;
}
void __exit mysecond_exit(void)
{
	dev_t devno = MKDEV(major,minor);
	device_destroy(gmydev.pdev,devno);
	class_destroy(gmydev.pcls);
	cdev_del(&gmydev.mydev);
	//printk("mysecond will exit\n");
	unregister_chrdev_region(devno, mysecond_num);
}
MODULE_LICENSE("GPL");

module_init(mysecond_init);
module_exit(mysecond_exit);

 

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/372376.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

蓝桥杯2015年第六届真题-奇怪的数列C++

蓝桥杯2015年第六届真题-奇怪的数列C++

题目&#xff1a;从X星截获一份电码&#xff0c;是一些数字&#xff0c;如下&#xff1a;13111331131321131113122113....YY博士经彻夜研究&#xff0c;发现了规律&#xff1a;第一行的数字随便是什么&#xff0c;以后每一行都是对上一行“读出来”比如第2行&#xff0c;是对第…
阅读更多...
hadoop网站流量日志数据统计

hadoop网站流量日志数据统计

系统背景介绍 数据提供企业决策能力 网站日志的数据分析------》受欢迎程度如何评价你这个网站的受欢迎程度 用数据 下载的人多了 观看的人多了 通过Hadoop 对某个网站产生的日志数据流量进行统计分析 得出该网站的访问流量 继而做出决策我们可以采用flume收集nginx的success文…
阅读更多...
AcWing算法提高课-2.1.1池塘计数

AcWing算法提高课-2.1.1池塘计数

宣传一下算法提高课整理 <— CSDN个人主页&#xff1a;更好的阅读体验 <— 题目传送门点这里 题目描述 农夫约翰有一片 N∗M 的矩形土地。 最近&#xff0c;由于降雨的原因&#xff0c;部分土地被水淹没了。 现在用一个字符矩阵来表示他的土地。 每个单元格内&…
阅读更多...
EasyRecovery16最新免费版电脑数据恢复软件功能介绍

EasyRecovery16最新免费版电脑数据恢复软件功能介绍

EasyRecovery是一款支持Windows/Mac平台进行恢复图片的专业工具&#xff0c;尤其是各种流行单反相机RAW格式文件&#xff0c;以及超大型视频文件等&#xff0c;推荐摄影爱好者使用。适用于主流相机、无人机、PC、存储卡、USB 闪存驱动器等&#xff0c;由于删除、损坏或意外格式…
阅读更多...
【项目精选】医院管理住院系统的研究与实现（源码+论文+视频）

【项目精选】医院管理住院系统的研究与实现（源码+论文+视频）

点击下载源码 本系统主要分为六大模块&#xff0c;分别是医生管理模块、病人管理模块、病床管理模块、收费管理模块、统计分析模块和系统功能模块 &#xff0c;医生、病人和医院的管理人员都可以通过此系统寻找出自己所需要的信息。 1.1 背景 医院管理住院系统是当今大部分现代…
阅读更多...
Nginx安装及介绍

Nginx安装及介绍

前言&#xff1a;传统结构上(如下图所示)我们只会部署一台服务器用来跑服务&#xff0c;在并发量小&#xff0c;用户访问少的情况下基本够用但随着用户访问的越来越多&#xff0c;并发量慢慢增多了&#xff0c;这时候一台服务器已经不能满足我们了&#xff0c;需要我们增加服务…
阅读更多...
华为OD机试用Python实现 -【天然蓄水库 or 天然蓄水池】(2023-Q1 新题)

华为OD机试用Python实现 -【天然蓄水库 or 天然蓄水池】(2023-Q1 新题)

华为OD机试题 华为OD机试300题大纲天然蓄水库 or 天然蓄水池题目描述输入描述输出描述说明示例一输入输出说明示例二输入输出说明示例三输入输出说明Python 代码实现算法思路华为OD机试300题大纲 参加华为
阅读更多...
Android 分区和内存监控

Android 分区和内存监控

Andorid之所以是分区&#xff0c;是因为各自有对应的功能和用途的考量&#xff0c;可以进行单独读写和格式化。Android 设备包含两类分区&#xff1a;一类是启动分区&#xff0c;对启动过程至关重要。一类是用户分区&#xff0c;用于存储与启动无关的信息。启动分区boot 分区一…
阅读更多...
HTML综合案例练习

HTML综合案例练习

一、展示简历内容 可以首先看一下我们的效果&#xff0c;之后再思考怎么实现 总的来说&#xff0c;这个练习不算难。 这里关于这个简历的代码编写我们不说太多&#xff0c;只注意以下几个内容即可&#xff1a; 注意及时查看我们的代码是否符合预期&#xff0c;即一段一段测 …
阅读更多...
@ModelAttribute注释，接收用户不能做出修改的值，定义好值不变化

@ModelAttribute注释，接收用户不能做出修改的值，定义好值不变化

举例&#xff1a;有时候我们做修改的时候&#xff0c;比如用户的生日&#xff0c;和姓名用身份证验证之后就默认了你的资料&#xff0c;后期在修改个人资料的时候是不允许修改的&#xff0c;只能修改兴趣等等......1.设置实体类User&#xff0c;定义好属性&#xff0c;以及get,…
阅读更多...
进程优先级（Linux）

进程优先级（Linux）

目录 优先级VS权限 基本概念 查看系统进程 几个重要信息 PRI and NI PRI vs NI top命令 上限&#xff1a; 详细步骤 下限&#xff1a; 其他概念 优先级VS权限 权限&#xff1a;能or不能 优先级&#xff1a;已经能&#xff0c;但是谁先谁后的问题&#xff08;CPU资源有…
阅读更多...
（十七）操作系统-进程同步、互斥

（十七）操作系统-进程同步、互斥

文章目录一、知识总览二、进程同步三、进程互斥1. 临界资源2. 互斥3. 对临界资源的互斥访问&#xff0c;在逻辑上分为四个部分4. 为了实现对临界资源的互斥访问&#xff0c;同时保证系统整体性能&#xff0c;需要遵循的原则五、总结一、知识总览 二、进程同步 同步亦称直接制约…
阅读更多...
Kubernetes学习笔记-pod与集群节点的自动伸缩20230225

Kubernetes学习笔记-pod与集群节点的自动伸缩20230225

前言pod手动横向扩展&#xff1a;通过ReplicationController、ReplicaSet、Deployment等可伸缩资源的replicas字段&#xff0c;来手动实现pod中应用的横向扩展。pod纵向扩展&#xff1a;通过增加pod容器的资源请求和限制&#xff08;pod创建时&#xff09;pod自动横向扩展&…
阅读更多...
Allegro如何快速把视图居中显示操作指导

Allegro如何快速把视图居中显示操作指导

Allegro如何快速把视图居中显示操作指导 用Allegro进行PCB设计的时候，为了方便检查和设计，时常需要将视图居中显示。一般地，会使用鼠标的中键进行放大和缩小，或者使用Zoom in和Zoom out来调整视图 Allegro还支持快速将视图居中 具体操作如下 点击View
阅读更多...
Flume三种组件的选择对比

Flume三种组件的选择对比

文章目录1.source2.channel3.sink1.source Source: 数据源:通过source组件可以指定让Flume读取哪里的数据&#xff0c;然后将数据传递给后面的 channel Flume内置支持读取很多种数据源&#xff0c;基于文件、基于目录、基于TCP\UDP端口、基于HTTP、Kafka的 等等、当然了&#x…
阅读更多...
基于Windows下离线安装当前最新Arduino ESP32 SDK（2.0.7）固件开发包

基于Windows下离线安装当前最新Arduino ESP32 SDK（2.0.7）固件开发包

基于Windows下离线安装当前最新Arduino ESP32 SDK&#xff08;2.0.7&#xff09;固件开发包✨写这篇的文章的初衷&#xff0c;是由于在前几天想通过离线一键安装包方式实现升级安装&#xff0c;结果发现解压后&#xff0c;可以找到开发板&#xff0c;但是无法上传代码&#xff…
阅读更多...
JavaSe第3次笔记

JavaSe第3次笔记

1.String str "hello";字符串类型。 2.两个字符串类型相加意思是拼接&#xff0c;类似于c语言里面的strcat函数。 3.整型变成字符串类型: int a 10; String str String. valueOf(a); 4.当字符串和其他类型进行相加的时候&#xff0c;结果就是字符串。(不完全…
阅读更多...
imporve-3

imporve-3

JSX语法糖本质 JSX是语法糖&#xff0c;通过babel转成React.createElement函数&#xff0c;在babel官网上可以在线把JSX转成React的JS语法 首先解析出来的话&#xff0c;就是一个createElement函数然后这个函数执行完后&#xff0c;会返回一个vnode通过vdom的patch或者是其他的…
阅读更多...
Java基础--IO操作

Java基础--IO操作

一、IO原理及分类 一、IO原理 1、I/O是Input/Output的缩写&#xff0c;I/O技术是非常实用的技术&#xff0c;用于处理设备之间的数据传输&#xff0c;如读写文件&#xff0c;网络通信等。 2、java程序中对于数据的输入/输出操作一般都是以流的方式进行 3、java.io包下提供各…
阅读更多...
【LeetCode】剑指 Offer（9）

【LeetCode】剑指 Offer（9）

目录 题目&#xff1a;剑指 Offer 25. 合并两个排序的链表 - 力扣&#xff08;Leetcode&#xff09; 题目的接口&#xff1a; 解题思路&#xff1a; 代码&#xff1a; 过啦&#xff01;&#xff01;&#xff01; 题目&#xff1a;剑指 Offer 26. 树的子结构 - 力扣&#…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023