嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)之：字符設(shè)備驅(qū)動編程
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（5）釋放設(shè)備。
釋放設(shè)備的函數(shù)接口是release()。要注意釋放設(shè)備和關(guān)閉設(shè)備是完全不同的。當一個進程釋放設(shè)備時，其他進程還能繼續(xù)使用該設(shè)備，只是該進程暫時停止對該設(shè)備的使用；而當一個進程關(guān)閉設(shè)備時，其他進程必須重新打開此設(shè)備才能使用它。
釋放設(shè)備時要完成的工作如下。
n 遞減計數(shù)器MOD_DEC_USE_COUNT（最新版本已經(jīng)不再使用）。
n 釋放打開設(shè)備時系統(tǒng)所分配的內(nèi)存空間（包括filp->private_data指向的內(nèi)存空間）。
n 在最后一次釋放設(shè)備操作時關(guān)閉設(shè)備。
（6）讀寫設(shè)備。
讀寫設(shè)備的主要任務(wù)就是把內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)復(fù)制到用戶空間，或者從用戶空間復(fù)制到內(nèi)核空間，也就是將內(nèi)核空間緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)復(fù)制到用戶空間的緩沖區(qū)中或者相反。這里首先解釋一個read()和write()函數(shù)的入口函數(shù)，如表11.5所示。
表11.5 read、write函數(shù)接口語法要點
所需頭文件 | #includelinux/fs.h> |
函數(shù)原型 | ssize_t(*read)(structfile*filp,char*buff,size_tcount,loff_t*offp) |
函數(shù)傳入值 | filp：文件指針 |
buff：指向用戶緩沖區(qū) | |
count：傳入的數(shù)據(jù)長度 | |
offp：用戶在文件中的位置 | |
函數(shù)返回值 | 成功：寫入的數(shù)據(jù)長度 |
雖然這個過程看起來很簡單，但是內(nèi)核空間地址和應(yīng)用空間地址是有很大區(qū)別的，其中一個區(qū)別是用戶空間的內(nèi)存是可以被換出的，因此可能會出現(xiàn)頁面失效等情況。所以不能使用諸如memcpy()之類的函數(shù)來完成這樣的操作。在這里要使用copy_to_user()或copy_from_user()等函數(shù)，它們是用來實現(xiàn)用戶空間和內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)交換的。
copy_to_user()和copy_from_user()的格式如表11.6所示。
表11.6 copy_to_user()/copy_from_user()函數(shù)語法要點
所需頭文件 | #includeasm/uaccess.h> |
函數(shù)原型 | unsignedlongcopy_to_user(void*to,constvoid*from,unsignedlongcount) |
函數(shù)傳入值 | to：數(shù)據(jù)目的緩沖區(qū) |
from：數(shù)據(jù)源緩沖區(qū) | |
count：數(shù)據(jù)長度 | |
函數(shù)返回值 | 成功：寫入的數(shù)據(jù)長度 |
要注意，這兩個函數(shù)不僅實現(xiàn)了用戶空間和內(nèi)核空間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，而且還會檢查用戶空間指針的有效性。如果指針無效，那么就不進行復(fù)制。
（7）ioctl。
大部分設(shè)備除了讀寫操作，還需要硬件配置和控制（例如，設(shè)置串口設(shè)備的波特率）等很多其他操作。在字符設(shè)備驅(qū)動中ioctl函數(shù)接口給用戶提供對設(shè)備的非讀寫操作機制。
ioctl函數(shù)接口的具體格式如表11.7所示。
表11.7 ioctl函數(shù)接口語法要點
所需頭文件 | #includelinux/fs.h> |
函數(shù)原型 | int(*ioctl)(structinode*inode,structfile*filp,unsignedintcmd,unsignedlongarg) |
函數(shù)傳入值 | inode：文件的內(nèi)核內(nèi)部結(jié)構(gòu)指針 |
filp：被打開的文件描述符 | |
cmd：命令類型 | |
arg：命令相關(guān)參數(shù) |
下面列出其他在驅(qū)動程序中常用的內(nèi)核函數(shù)。
（8）獲取內(nèi)存。
在應(yīng)用程序中獲取內(nèi)存通常使用函數(shù)malloc()，但在設(shè)備驅(qū)動程序中動態(tài)開辟內(nèi)存可以以字節(jié)或頁面為單位。其中，以字節(jié)為單位分配內(nèi)存的函數(shù)有kmalloc()，注意的是，kmalloc()函數(shù)返回的是物理地址，而malloc()等返回的是線性虛擬地址，因此在驅(qū)動程序中不能使用malloc()函數(shù)。與malloc()不同，kmalloc()申請空間有大小限制。長度是2的整次方，并且不會對所獲取的內(nèi)存空間清零。
以頁為單位分配內(nèi)存的函數(shù)如下所示。
n get_zeroed_page()：獲得一個已清零頁面。
n get_free_page()：獲得一個或幾個連續(xù)頁面。
n get_dma_pages()：獲得用于DMA傳輸?shù)捻撁妗?/p>
與之相對應(yīng)的釋放內(nèi)存用也有kfree()或free_page函數(shù)族。
表11.8給出了kmalloc()函數(shù)的語法格式。
表11.8 kmalloc()函數(shù)語法要點
所需頭文件 | #includelinux/malloc.h> | |
函數(shù)原型 | void*kmalloc(unsignedintlen,intflags) | |
函數(shù)傳入值 | len：希望申請的字節(jié)數(shù) | |
flags | GFP_KERNEL：內(nèi)核內(nèi)存的通常分配方法，可能引起睡眠 | |
GFP_BUFFER：用于管理緩沖區(qū)高速緩存 | ||
GFP_ATOMIC：為中斷處理程序或其他運行于進程上下文之外的代碼分配內(nèi)存，且不會引起睡眠 | ||
GFP_USER：用戶分配內(nèi)存，可能引起睡眠 | ||
GFP_HIGHUSER：優(yōu)先高端內(nèi)存分配 | ||
__GFP_DMA：DMA數(shù)據(jù)傳輸請求內(nèi)存 | ||
__GFP_HIGHMEN：請求高端內(nèi)存 | ||
函數(shù)返回值 | 成功：寫入的數(shù)據(jù)長度 | |
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