LonWorks現(xiàn)場總線設(shè)備驅(qū)動設(shè)計與實現(xiàn)

　　(3) 模塊初始化與模塊卸載

　　●LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)卡驅(qū)動模塊初始化，通過對init_module的實現(xiàn)來完成以下幾個任務(wù)。以字符設(shè)備類型向系統(tǒng)注冊LonWorks現(xiàn)場總線設(shè)備卡，同時動態(tài)獲得其設(shè)備號。通過調(diào)用下面這個函數(shù)int register_ chrdev(unsigned int major, const char*name, struct file_operations *fops)來實現(xiàn)。這里我們使major參數(shù)為0，這樣系統(tǒng)就會動態(tài)的分配并返回主設(shè)備號。name參數(shù)是用于標(biāo)識設(shè)備的字符串。file_ operatons傳入的是如前所述的lmdev_fops。然后，向系統(tǒng)申請LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)卡的I/O端口地址。我們根據(jù)該卡上的跳線得到的I/O地址，調(diào)用系統(tǒng)提供的宏:check_region(start,n)//檢查端口地址范圍start到start+n-1是否可用，是則返回0，否則返回1。request_region(start,n,name)//用于申請通過以上函數(shù)檢查的地址范圍。接下來，做一些必要的系統(tǒng)日志，根據(jù)各種條件用printk向系統(tǒng)日志緩沖區(qū)寫入不同級別的信息。最后，控制對內(nèi)核資源提供的符號表輸出的符號信息(即在可加載模塊機制部分提到的模塊要注冊的服務(wù))。這里使用EX- PORT_NO_SYMBOLS使得該模塊不輸出任何符號信息。

　　●LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)卡模塊卸載需要完成以下幾個任務(wù):

　　調(diào)用release_region(start,n)宏釋放模塊初始化時申請的I/O端口資源。
調(diào)用int unregister_chrdev(unsigned int major, const char*name);
向系統(tǒng)注銷該字符設(shè)備，本程序中major參數(shù)即前面注冊時動態(tài)獲得的主設(shè)備號，name與注冊時提供的name字符串相同。調(diào)用printk函數(shù)，做一些必要的系統(tǒng)日志。

　　(4) 對file operations結(jié)構(gòu)中入口點的實現(xiàn)

　　●open和release入口點。

　　這兩個入口點在本模塊中被賦予的就是前面在介紹file_operations結(jié)構(gòu)時給出的lmdev_open和lmdev_ close函數(shù)指針,它們主要通過調(diào)用MOD_INC_USE_COUNT及MOD_DEC_USE _COUNT來進行模塊計數(shù)。用計數(shù)來對LonWorks現(xiàn)場總線設(shè)備驅(qū)動模塊是否正在被使用進行控制，防止模塊正在使用時被意外卸載而導(dǎo)致核心對設(shè)備操作出現(xiàn)異常。

　　●對read/write入口點的實現(xiàn)

　　這個入口點在本模塊中被賦予的就是前面在介紹file_operations結(jié)構(gòu)時給出的lmdev_read函數(shù)指針，它是對設(shè)備操作的核心部分，根據(jù)前面描述的算法，它實現(xiàn)了如下幾個功能:

　　用inb_p宏，訪問硬件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)端口，以讀取相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息。
調(diào)用long_sleep_on_timeout(wait_queue_head_t *q, long timeout)函數(shù)把當(dāng)前進程加入時鐘等待隊列q中，使它等待timeout時間。根據(jù)LonWorks現(xiàn)場總線卡的工作方式來看，這樣做可以減少輪詢時間，大大的提高了效率。
Linux分為核心空間和用戶空間，用戶空間的代碼不能直接訪問核心空間，故需調(diào)用Linux核心提供的copy_to_user(to,from,n)宏，把數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間地址from拷貝到用戶空間地址to中。這樣，系統(tǒng)調(diào)用返回后，用戶空間的代碼就可以通過to指針來訪問相應(yīng)的數(shù)據(jù)并進行處理了。這樣核心驅(qū)動模塊部分的程序就完成了。

　　(5) 編譯內(nèi)核模塊

　　在程序完成后，用gcc編譯成目標(biāo)文件(不鏈接，生成*.o文件)，要做到這一點只需在gcc命令行里加上-c參數(shù)。另外，還要加上-D_ KERNEL_ -DMODULE參數(shù)。上述程序可以這么編譯。

　　root# gcc -c -D-KERNEL_-DMODULE -Wall -02 lmdev.c。其中參數(shù)-Wall的功能是打印附加的警告信息。由于頭文件中的函數(shù)都是聲明為inline的，還必須給編譯器指定-O選項。gcc只有打開優(yōu)化選項后才能擴展內(nèi)嵌函數(shù)，不過它能同時接受-g和-O選項，這樣就可以調(diào)試那些內(nèi)嵌函數(shù)的代碼了。優(yōu)化參數(shù)-O有三個級別:Ol, 02, 03，它們的優(yōu)化程度不同，優(yōu)化效果03大于02大于Ol。

　　編譯好模塊后的如何加載模塊，在前面已經(jīng)有所描述，這里就不再敘述了。

　　3.4  應(yīng)用程序開發(fā)

　　在對以上模塊編譯并加載后，Linux根據(jù)用戶可用mknod命令，利用動態(tài)分配的主設(shè)備號(該設(shè)備號在用戶空間可以從/proc/devices文件中用設(shè)備名獲得)建立相應(yīng)的設(shè)備文件，并對它設(shè)置恰當(dāng)讀寫權(quán)限后，就可以在我們的應(yīng)用程序中，使用Linux的文件系統(tǒng)調(diào)用通過這個設(shè)備文件來操作LonWorks現(xiàn)場總線卡了。這樣做不僅使得應(yīng)用程序編程風(fēng)格更加統(tǒng)一，代碼更具魯棒性，應(yīng)用系統(tǒng)更加安全更易于維護。而且可在核心級來保證關(guān)鍵部分的實時響應(yīng)，從而降低了用戶程序開發(fā)的難度。

　　下面是我們?yōu)檫@個驅(qū)動開發(fā)的測試程序的一些實驗結(jié)果，測試項目為:

        通過智能控制器檢測LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分布狀況。測試結(jié)果如圖4所示:

　               　圖4     LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點檢測結(jié)果

　　結(jié)果分析:智能控制器分別檢測出1#LonWorks現(xiàn)場總線通道6號節(jié)點有一個開關(guān)量前端(LM1202)，2#LonWorks現(xiàn)場總線通道11號節(jié)點有一模擬量前端(LM1101)。智能控制器檢測結(jié)果與實際LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分布一致，這說明LonWorks現(xiàn)場總線設(shè)備驅(qū)動程序正確運行。到此，LonWorks現(xiàn)場總線設(shè)備驅(qū)動開發(fā)完成。
  
　　4  結(jié)束語

　　本文在研究了基于嵌入式Linux平臺的驅(qū)動程序開發(fā)機制后，研究實現(xiàn)了嵌入式Linux環(huán)境下的LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)卡的設(shè)備驅(qū)動。應(yīng)用實現(xiàn)結(jié)果表明，該設(shè)備驅(qū)動運轉(zhuǎn)正常、性能可靠。這一研究課題的成功的解決對于拓寬LonWorks現(xiàn)場總線應(yīng)用領(lǐng)域具有借鑒和推廣意義。