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ARM-Linux驅(qū)動(dòng)--MTD驅(qū)動(dòng)分析(二)

作者： 時(shí)間：2016-11-20 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
主機(jī)：Gentoo Linux 11.2 with linux kernel 3.0.6

硬件平臺(tái)：FL2440（S3C2440）with linux kernel 2.6.35

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/201611/319013.htm

1、mtd_notifier結(jié)構(gòu)體

  1. //MTD設(shè)備通知結(jié)構(gòu)體
  2. structmtd_notifier{
  3. void(*add)(structmtd_info*mtd);//加入MTD原始/字符/塊設(shè)備時(shí)執(zhí)行
  4. void(*remove)(structmtd_info*mtd);//移除MTD原始/字符/塊設(shè)備時(shí)執(zhí)行
  5. structlist_headlist;//list是雙向鏈表，定義在include/linux/list.h
  6. };
而struct list_head定義在/include/linux/list.h中，內(nèi)核中其宏定義和函數(shù)如下

INIT_LIST_HEAD(ptr) 初始化ptr節(jié)點(diǎn)為表頭，將前趨與后繼都指向自己。
LIST_HEAD(name) 聲明并初始化雙向循環(huán)鏈表name。

static inline void __list_add(struct list_head *new, struct list_head *prev, struct list_head *next)
向鏈表中在prev與next之間插入元素new
static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)
在鏈表中頭節(jié)點(diǎn)后插入元素new，調(diào)用__list_add()實(shí)現(xiàn)。
static inline void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head)
在鏈表末尾插入元素new，調(diào)用__list_add()實(shí)現(xiàn)。

static inline void __list_del(struct list_head * prev, struct list_head * next)
刪除鏈表中prev與next之間的元素。
static inline void list_del(struct list_head *entry)
刪除鏈表中的元素entry。

static inline void list_del_init(struct list_head *entry)
從鏈表中刪除元素entry,并將其初始化為新的鏈表。
static inline void list_move(struct list_head *list, struct list_head *head)
從鏈表中刪除list元素，并將其加入head鏈表。
static inline void list_move_tail(struct list_head *list, struct list_head *head)
把list移動(dòng)到鏈表末尾。

static inline int list_empty(const struct list_head *head)
測(cè)試鏈表是否為空。

static inline void __list_splice(struct list_head *list, struct list_head *head)
將鏈表list與head合并。
static inline void list_splice(struct list_head *list, struct list_head *head)
在list不為空的情況下，調(diào)用__list_splice()實(shí)現(xiàn)list與head的合并。
static inline void list_splice_init(struct list_head *list, struct list_head *head)
將兩鏈表合并，并將list初始化。

list_entry(ptr, type, member)
list_entry的定義是怎么回事？
a. list_entry的定義在內(nèi)核源文件include/linux/list.h中：
#define list_entry(ptr, type, member)
((type *)((char *)(ptr)-(unsigned long)(&((type *)0)->member)))
b. 其功能是根據(jù)list_head型指針ptr換算成其宿主結(jié)構(gòu)的起始地址，該宿主結(jié)構(gòu)是type型的，而ptr在其宿主結(jié)構(gòu)中定義為member成員。

2、add_mtd_device函數(shù)

  1. /**
  2. *add_mtd_device-registeranMTDdevice
  3. *@mtd:pointertonewMTDdeviceinfostructure
  4. *
  5. *AddadevicetothelistofMTDdevicespresentinthesystem,and
  6. *notifyeachcurrentlyactiveMTDuserofitsarrival.Returns
  7. *zeroonsuccessor1onfailure,whichcurrentlywillonlyhappen
  8. *ifthereisinsufficientmemoryorasysfserror.
  9. */
  10. //添加MTD設(shè)備函數(shù)，將MTD設(shè)備加入MTD設(shè)備鏈表，并通知所有的MTDuser該MTD設(shè)備。返回0表示成功，返回1表示出錯(cuò)（內(nèi)存不足或文件系統(tǒng)錯(cuò)誤）
  11. intadd_mtd_device(structmtd_info*mtd)
  12. {
  13. structmtd_notifier*not;//定義一個(gè)MTD設(shè)備通知器
  14. inti,error;
  16. //下面是設(shè)置mtd_info結(jié)構(gòu)體信息
  17. if(!mtd->backing_dev_info){
  18. switch(mtd->type){
  19. caseMTD_RAM://MTD_RAM定義在include/mtd/mtd-abi.h
  20. mtd->backing_dev_info=&mtd_bdi_rw_mappable;
  21. break;
  22. caseMTD_ROM:
  23. mtd->backing_dev_info=&mtd_bdi_ro_mappable;
  24. break;
  25. default:
  26. mtd->backing_dev_info=&mtd_bdi_unmappable;
  27. break;
  28. }
  29. }
  31. BUG_ON(mtd->writesize==0);
  32. mutex_lock(&mtd_table_mutex);//給操作mtd_table加鎖
  34. do{
  35. if(!idr_pre_get(&mtd_idr,GFP_KERNEL))//為mtd_idr分配內(nèi)存
  36. gotofail_locked;
  37. error=idr_get_new(&mtd_idr,mtd,&i);//將id號(hào)和mtd_idr關(guān)聯(lián)
  38. }while(error==-EAGAIN);
  40. if(error)
  41. gotofail_locked;
  43. mtd->index=i;
  44. mtd->usecount=0;
  46. if(is_power_of_2(mtd->erasesize))
  47. mtd->erasesize_shift=ffs(mtd->erasesize)-1;
  48. else
  49. mtd->erasesize_shift=0;
  51. if(is_power_of_2(mtd->writesize))
  52. mtd->writesize_shift=ffs(mtd->writesize)-1;
  53. else
  54. mtd->writesize_shift=0;
  56. mtd->erasesize_mask=(1<erasesize_shift)-1;
  57. mtd->writesize_mask=(1<writesize_shift)-1;
  59. /*Somechipsalwayspoweruplocked.Unlockthemnow*/
  60. if((mtd->flags&MTD_WRITEABLE)
  61. &&(mtd->flags&MTD_POWERUP_LOCK)&&mtd->unlock){
  62. if(mtd->unlock(mtd,0,mtd->size))
  63. printk(KERN_WARNING
  64. "%s:unlockfailed,writesmaynotworkn",
  65. mtd->name);
  66. }
  68. /*Callershouldhavesetdev.parenttomatchthe
  69. *physicaldevice.
  70. */
  71. mtd->dev.type=&mtd_devtype;
  72. mtd->dev.class=&mtd_class;
  73. mtd->dev.devt=MTD_DEVT(i);
  74. //設(shè)置mtd設(shè)備名
  75. dev_set_name(&mtd->dev,"mtd%d",i);
  76. //設(shè)置mtd設(shè)備信息mtd_info
  77. dev_set_drvdata(&mtd->dev,mtd);
  79. //注冊(cè)設(shè)備
  80. if(device_register(&mtd->dev)!=0)
  81. gotofail_added;
  83. //創(chuàng)建設(shè)備
  84. if(MTD_DEVT(i))
  85. device_create(&mtd_class,mtd->dev.parent,
  86. MTD_DEVT(i)+1,
  87. NULL,"mtd%dro",i);
  89. DEBUG(0,"mtd:Givingoutdevice%dto%sn",i,mtd->name);
  90. /*Noneedtogetarefcountonthemodulecontaining
  91. thenotifier,sinceweholdthemtd_table_mutex*/
  92. //遍歷list鏈表將每個(gè)mtd_notifier執(zhí)行add()函數(shù)，對(duì)新加入的mtd設(shè)備操作，通知所有的MTDuser新的MTD設(shè)備的到來
  93. list_for_each_entry(not,&mtd_notifiers,list)
  94. not->add(mtd);
  96. //解鎖信號(hào)量
  97. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  98. /*We_know_wearentbeingremoved,because
  99. ourcallerisstillholdingushere.Sonone
  100. ofthistry_nonsense,andnobitchingaboutit
  101. either.:)*/
  102. __module_get(THIS_MODULE);
  103. return0;
  105. fail_added:
  106. idr_remove(&mtd_idr,i);
  107. fail_locked:
  108. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  109. return1;
  110. }

其中用到的IDR機(jī)制如下：

(1)獲得idr
要在代碼中使用idr，首先要包括。接下來，我們要在代碼中分配idr結(jié)構(gòu)體，并初始化：
void idr_init(struct idr *idp);
其中idr定義如下：
struct idr {
struct idr_layer *top;
struct idr_layer *id_free;
int layers;
int id_free_cnt;
spinlock_t lock;
};
/* idr是idr機(jī)制的核心結(jié)構(gòu)體 */
(2)為idr分配內(nèi)存
int idr_pre_get(struct idr *idp, unsigned int gfp_mask);
每次通過idr獲得ID號(hào)之前，需要先分配內(nèi)存。
返回0表示錯(cuò)誤，非零值代表正常
(3)分配ID號(hào)并將ID號(hào)和指針關(guān)聯(lián)
int idr_get_new(struct idr *idp, void *ptr, int *id);
int idr_get_new_above(struct idr *idp, void *ptr, int start_id, int *id);
idp: 之前通過idr_init初始化的idr指針
id: 由內(nèi)核自動(dòng)分配的ID號(hào)
ptr: 和ID號(hào)相關(guān)聯(lián)的指針
start_id: 起始ID號(hào)。內(nèi)核在分配ID號(hào)時(shí)，會(huì)從start_id開始。如果為I2C節(jié)點(diǎn)分配ID號(hào)，可以將設(shè)備地址作為start_id
函數(shù)調(diào)用正常返回0，如果沒有ID可以分配，則返回-ENOSPC
在實(shí)際中，上述函數(shù)常常采用如下方式使用：
again:
if (idr_pre_get(&my_idr, GFP_KERNEL) == 0) {
/* No memory, give up entirely */
}
spin_lock(&my_lock);
result = idr_get_new(&my_idr, &target, &id);
if (result == -EAGAIN) {
sigh();
spin_unlock(&my_lock);
goto again;
}
(4)通過ID號(hào)搜索對(duì)應(yīng)的指針
void *idr_find(struct idr *idp, int id);
返回值是和給定id相關(guān)聯(lián)的指針，如果沒有，則返回NULL
(5)刪除ID
要?jiǎng)h除一個(gè)ID，使用：
void idr_remove(struct idr *idp, int id);
通過上面這些方法，內(nèi)核代碼可以為子設(shè)備，inode生成對(duì)應(yīng)的ID號(hào)。這些函數(shù)都定義在lib/idr.c中

3、del_mtd_device函數(shù)

  1. /**
  2. *del_mtd_device-unregisteranMTDdevice
  3. *@mtd:pointertoMTDdeviceinfostructure
  4. *
  5. *RemoveadevicefromthelistofMTDdevicespresentinthesystem,
  6. *andnotifyeachcurrentlyactiveMTDuserofitsdeparture.
  7. *Returnszeroonsuccessor1onfailure,whichcurrentlywillhappen
  8. *iftherequesteddevicedoesnotappeartobepresentinthelist.
  9. */
  10. //刪除mtd設(shè)備函數(shù)。
  11. //從MTD設(shè)備的鏈表中移除該MTD設(shè)備信息，并通知系統(tǒng)中所有的MTDuser該MTD設(shè)備的移除。
  12. //返回0表示成功，返回1表示出錯(cuò)（該設(shè)備信息不存在設(shè)備鏈表中）
  13. intdel_mtd_device(structmtd_info*mtd)
  14. {
  15. intret;
  16. structmtd_notifier*not;//定義一個(gè)mtd_notifier指針
  18. mutex_lock(&mtd_table_mutex);
  20. if(idr_find(&mtd_idr,mtd->index)!=mtd){
  21. ret=-ENODEV;
  22. gotoout_error;
  23. }
  25. /*Noneedtogetarefcountonthemodulecontaining
  26. thenotifier,sinceweholdthemtd_table_mutex*/
  27. //遍歷list鏈表，并使每個(gè)mtd_notifier執(zhí)行remove函數(shù)，通知每個(gè)MTDuser該設(shè)備的移除
  28. list_for_each_entry(not,&mtd_notifiers,list)
  29. not->remove(mtd);
  31. if(mtd->usecount){
  32. printk(KERN_NOTICE"RemovingMTDdevice#%d(%s)withusecount%dn",
  33. mtd->index,mtd->name,mtd->usecount);
  34. ret=-EBUSY;
  35. }else{
  36. device_unregister(&mtd->dev);//移除MTD設(shè)備
  38. idr_remove(&mtd_idr,mtd->index);//移除mtd的id號(hào)并釋放已分配的內(nèi)存
  40. module_put(THIS_MODULE);
  41. ret=0;
  42. }
  44. out_error:
  45. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  46. returnret;
  47. }

4、register_mtd_user函數(shù)

  1. /**
  2. *register_mtd_user-registerauserofMTDdevices.
  3. *@new:pointertonotifierinfostructure
  4. *
  5. *Registersapairofcallbacksfunctiontobecalleduponaddition
  6. *orremovalofMTDdevices.Causestheaddcallbacktobeimmediately
  7. *invokedforeachMTDdevicecurrentlypresentinthesystem.
  8. */
  9. //MTD原始設(shè)備使用者注冊(cè)MTD設(shè)備（具體的字符設(shè)備或塊設(shè)備）
  10. //參數(shù)是新的mtd通知器，將其加入mtd_notifiers隊(duì)列，然后
  11. voidregister_mtd_user(structmtd_notifier*new)
  12. {
  13. structmtd_info*mtd;
  15. mutex_lock(&mtd_table_mutex);
  17. //將new->list頭插mtd_notifiers入鏈表
  18. list_add(&new->list,&mtd_notifiers);
  20. __module_get(THIS_MODULE);
  22. //對(duì)每個(gè)MTD原始設(shè)備執(zhí)行add函數(shù)
  23. mtd_for_each_device(mtd)
  24. new->add(mtd);
  26. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  27. }

5、unregister_mtd_user函數(shù)

  1. /**
  2. *unregister_mtd_user-unregisterauserofMTDdevices.
  3. *@old:pointertonotifierinfostructure
  4. *
  5. *Removesacallbackfunctionpairfromthelistofuserstobe
  6. *notifieduponadditionorremovalofMTDdevices.Causesthe
  7. *removecallbacktobeimmediatelyinvokedforeachMTDdevice
  8. *currentlypresentinthesystem.
  9. */
  10. //刪除MTD設(shè)備。
  11. //通知所有該MTD原始設(shè)備的MTD設(shè)備執(zhí)行remove()函數(shù)，將被刪除的MTD設(shè)備的通知器從mtd_notifier隊(duì)列中刪除
  12. intunregister_mtd_user(structmtd_notifier*old)
  13. {
  14. structmtd_info*mtd;
  16. mutex_lock(&mtd_table_mutex);
  18. module_put(THIS_MODULE);
  20. //通知所有該MTD原始設(shè)備的MTD設(shè)備執(zhí)行remove()函數(shù)
  21. mtd_for_each_device(mtd)
  22. old->remove(mtd);
  24. //將被刪除的MTD設(shè)備的通知器從mtd_notifier隊(duì)列中刪除
  25. list_del(&old->list);
  26. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  27. return0;
  28. }

6、獲取MTD設(shè)備的操作指針，只是參數(shù)不同，一個(gè)是按照設(shè)備地址，另一個(gè)是安裝設(shè)備的名稱來獲取MTD設(shè)備的操作地址

struct mtd_info *get_mtd_device(struct mtd_info *mtd, int num)

struct mtd_info *get_mtd_device_nm(const char *name)

下面現(xiàn)分析第一個(gè)函數(shù)

  1. /**
  2. *get_mtd_device-obtainavalidatedhandleforanMTDdevice
  3. *@mtd:lastknownaddressoftherequiredMTDdevice
  4. *@num:internaldevicenumberoftherequiredMTDdevice
  5. *
  6. *GivenanumberandNULLaddress,returnthenumthentryinthedevice
  7. *table,ifany.Givenanaddressandnum==-1,searchthedevicetable
  8. *foradevicewiththataddressandreturnifitsstillpresent.Given
  9. *both,returnthenumthdriveronlyifitsaddressmatches.Return
  10. *errorcodeifnot.
  11. */
  12. //根據(jù)設(shè)備地址來獲取MTD設(shè)備的操作地址
  13. structmtd_info*get_mtd_device(structmtd_info*mtd,intnum)
  14. {
  15. structmtd_info*ret=NULL,*other;
  16. interr=-ENODEV;
  18. //給mtd_table加鎖，以便互斥訪問
  19. mutex_lock(&mtd_table_mutex);
  21. if(num==-1){//num=-1&&鏈表不空，則返回mtd的地址
  22. mtd_for_each_device(other){
  23. if(other==mtd){
  24. ret=mtd;
  25. break;
  26. }
  27. }
  28. }elseif(num>=0){//num>=0，查找第num個(gè)設(shè)備，若不空，返回地址，若為空，返回NULL
  29. ret=idr_find(&mtd_idr,num);
  30. if(mtd&&mtd!=ret)
  31. ret=NULL;
  32. }
  34. if(!ret){
  35. ret=ERR_PTR(err);
  36. gotoout;
  37. }
  39. err=__get_mtd_device(ret);
  40. //錯(cuò)誤處理
  41. if(err)
  42. ret=ERR_PTR(err);
  43. out:
  44. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);//解鎖互斥信號(hào)量
  45. returnret;
  46. }
  49. int__get_mtd_device(structmtd_info*mtd)
  50. {
  51. interr;
  53. if(!try_module_get(mtd->owner))
  54. return-ENODEV;
  56. if(mtd->get_device){
  58. err=mtd->get_device(mtd);
  60. if(err){
  61. module_put(mtd->owner);
  62. returnerr;
  63. }
  64. }
  65. mtd->usecount++;//增加該MTD原始設(shè)備的使用者計(jì)數(shù)器
  66. return0;
  67. }

第二個(gè)函數(shù)
  1. /**
  2. *get_mtd_device_nm-obtainavalidatedhandleforanMTDdeviceby
  3. *devicename
  4. *@name:MTDdevicenametoopen
  5. *
  6. *ThisfunctionreturnsMTDdevicedescriptionstructureincaseof
  7. *successandanerrorcodeincaseoffailure.
  8. */
  9. //通過設(shè)備名來獲得相應(yīng)的MTD原始設(shè)備的操作地址
  10. //該函數(shù)和上面的函數(shù)類似，不過就是通過循環(huán)比較MTD設(shè)備的name字段來返回
  11. structmtd_info*get_mtd_device_nm(constchar*name)
  12. {
  13. interr=-ENODEV;
  14. structmtd_info*mtd=NULL,*other;
  16. mutex_lock(&mtd_table_mutex);
  18. mtd_for_each_device(other){
  19. if(!strcmp(name,other->name)){
  20. mtd=other;
  21. break;
  22. }
  23. }
  25. if(!mtd)
  26. gotoout_unlock;
  28. if(!try_module_get(mtd->owner))
  29. gotoout_unlock;
  31. if(mtd->get_device){
  32. err=mtd->get_device(mtd);
  33. if(err)
  34. gotoout_put;
  35. }
  37. mtd->usecount++;
  38. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  39. returnmtd;
  41. out_put:
  42. module_put(mtd->owner);
  43. out_unlock:
  44. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  45. returnERR_PTR(err);
  46. }

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