Linux下PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)

　　在這個(gè)模塊里主要實(shí)現(xiàn)申請(qǐng)中斷、檢查讀寫(xiě)模式以及申請(qǐng)對(duì)設(shè)備的控制權(quán)等。在申請(qǐng)控制權(quán)的時(shí)候，非阻塞方式遇忙返回，否則進(jìn)程主動(dòng)接受調(diào)度，進(jìn)入睡眠狀態(tài)，等待其它進(jìn)程釋放對(duì)設(shè)備的控制權(quán)。 

　　static int demo_open(struct inode *inode, struct file *file)
　　{
    /* 申請(qǐng)中斷，注冊(cè)中斷處理程序 */
    request_irq(card->irq, &demo_interrupt, SA_SHIRQ,
        card_names[pci_id->driver_data], card)) {
    /* 檢查讀寫(xiě)模式 */
    if(file->f_mode & FMODE_READ) {
        /* ... */
    }
    if(file->f_mode & FMODE_WRITE) {
       /* ... */
    }
    
    /* 申請(qǐng)對(duì)設(shè)備的控制權(quán) */
    down(&card->open_sem);
    while(card->open_mode & file->f_mode) {
        if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
            /* NONBLOCK模式，返回-EBUSY */
            up(&card->open_sem);
            return -EBUSY;
        } else {
            /* 等待調(diào)度，獲得控制權(quán) */
            card->open_mode |= f_mode & (FMODE_READ | FMODE_WRITE);
            up(&card->open_sem);
            /* 設(shè)備打開(kāi)計(jì)數(shù)增1 */
            MOD_INC_USE_COUNT;
            /* ... */
        }
    }
　　} 
 
　　5. 數(shù)據(jù)讀寫(xiě)和控制信息模塊

　　PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以通過(guò)demo_fops 結(jié)構(gòu)中的函數(shù)demo_ioctl( )，向應(yīng)用程序提供對(duì)硬件進(jìn)行控制的接口。例如，通過(guò)它可以從I/O寄存器里讀取一個(gè)數(shù)據(jù)，并傳送到用戶(hù)空間里： 

　　static int demo_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
　　{
    /* ... */
    
    switch(cmd) {
        case DEMO_RDATA:
            /* 從I/O端口讀取4字節(jié)的數(shù)據(jù) */
            val = inl(card->iobae + 0x10);
            
　　/* 將讀取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩?hù)空間 */
            return 0;
    }
    
    /* ... */
　　} 
 
　　事實(shí)上，在demo_fops里還可以實(shí)現(xiàn)諸如demo_read( )、demo_mmap( )等操作，Linux內(nèi)核源碼中的driver目錄里提供了許多設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的源代碼，找那里可以找到類(lèi)似的例子。在對(duì)資源的訪(fǎng)問(wèn)方式上，除了有I/O指令以外，還有對(duì)外設(shè)I/O內(nèi)存的訪(fǎng)問(wèn)。對(duì)這些內(nèi)存的操作一方面可以通過(guò)把I/O內(nèi)存重新映射后作為普通內(nèi)存進(jìn)行操作，另一方面也可以通過(guò)總線(xiàn)主DMA（Bus Master DMA）的方式讓設(shè)備把數(shù)據(jù)通過(guò)DMA傳送到系統(tǒng)內(nèi)存中。 

　　6. 中斷處理模塊

　　PC的中斷資源比較有限，只有0~15的中斷號(hào)，因此大部分外部設(shè)備都是以共享的形式申請(qǐng)中斷號(hào)的。當(dāng)中斷發(fā)生的時(shí)候，中斷處理程序首先負(fù)責(zé)對(duì)中斷進(jìn)行識(shí)別，然后再做進(jìn)一步的處理。 

　　static void demo_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
　　{
    struct demo_card *card = (struct demo_card *)dev_id;
    u32 status;
    spin_lock(&card->lock);
    /* 識(shí)別中斷 */
    status = inl(card->iobase + GLOB_STA);
    if(!(status & INT_MASK)) 
    {
        spin_unlock(&card->lock);
        return;  /* not for us */
    }
    /* 告訴設(shè)備已經(jīng)收到中斷 */
    outl(status & INT_MASK, card->iobase + GLOB_STA);
    spin_unlock(&card->lock);
    
    /* 其它進(jìn)一步的處理，如更新DMA緩沖區(qū)指針等 */
　　} 
 

　　7. 釋放設(shè)備模塊

　　釋放設(shè)備模塊主要負(fù)責(zé)釋放對(duì)設(shè)備的控制權(quán)，釋放占用的內(nèi)存和中斷等，所做的事情正好與打開(kāi)設(shè)備模塊相反：

　　static int demo_release(struct inode *inode, struct file *file)
　　{
    /* ... */
    
    /* 釋放對(duì)設(shè)備的控制權(quán) */
    card->open_mode &= (FMODE_READ | FMODE_WRITE);
    
    /* 喚醒其它等待獲取控制權(quán)的進(jìn)程 */
    wake_up(&card->open_wait);
    up(&card->open_sem);
    
    /* 釋放中斷 */
    free_irq(card->irq, card);
    
    /* 設(shè)備打開(kāi)計(jì)數(shù)增1 */
    MOD_DEC_USE_COUNT;
    
    /* ... */  
　　} 
 
　　8. 卸載設(shè)備模塊

　　卸載設(shè)備模塊與初始化設(shè)備模塊是相對(duì)應(yīng)的，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，主要是調(diào)用函數(shù)pci_unregister_driver( )從Linux內(nèi)核中注銷(xiāo)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序： 

　　static void __exit demo_cleanup_module (void)
　　{
    pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);
　　}
 
　　四、小結(jié)

　　PCI總線(xiàn)不僅是目前應(yīng)用廣泛的計(jì)算機(jī)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，而且是一種兼容性最強(qiáng)、功能最全的計(jì)算機(jī)總線(xiàn)。而Linux作為一種新的操作系統(tǒng)，其發(fā)展前景是無(wú)法估量的，同時(shí)也為PCI總線(xiàn)與各種新型設(shè)備互連成為可能。由于Linux源碼開(kāi)放，因此給連接到PCI總線(xiàn)上的任何設(shè)備編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序變得相對(duì)容易。本文介紹如何編譯Linux下的PCI驅(qū)動(dòng)程序，針對(duì)的內(nèi)核版本是2.4。