linux设备模型将硬件设备归纳

Linux设备模型

Linux设备模型 (1)

随着计算机的周边外设越来越丰富，设备管理已经成为现代操作系统的一项重要任务，这对于Linux来说也是同样的情况。每次Linux内核新版本的发布，都会伴随着一批设备驱动进入内核。在Linux内核里，驱动程序的代码量占有了相当大的比重。下图是我在网络上搜索到的一幅Linux内核代码量的统计图，对应的内核版本是2.6.29。

我们可以很明显的看到，在Linux内核中驱动程序的比例已经非常高了。

Linux 2.6内核最初为了应付电源管理的需要，提出了一个设备模型来管理所有的设备。在物理上，外设之间是有一种层次关系的，比如把一个U盘插到笔记本上，实际上这个U盘是接在一个USB Hub上，USB Hub又是接在USB 2.0 Host Controller (EHCI)上，最终EHCI又是一个挂在PCI Bus上的设备。这里的一个层次关系是：PCI->EHCI->USB Hub->USB Disk。如果操作系统要进入休眠状态，首先要逐层通知所有的外设进入休眠模式，然后整个系统才可以休眠。因此，需要有一个树状的结构可以把所有的外设组织起来。这就是最初建立Linux设备模型的目的。

当然，Linux设备模型给

一：前言

Linux设备模型是一个极其复杂的结构体系，在编写驱动程序的时候，通常不会用到这方面的东西，但是。理解这部份内容，对于我们理解linux设备驱动的结构是大有裨益的。我们不但可以在编写程序程序的时候知其然，亦知其所以然。又可以学习到一种极其精致的架构设计方法。由于之前已经详细分析了sysfs文件系统。所以本节的讨论主要集中在设备模型的底层实现上。上层的接口，如pci.,usb ,网络设备都可以看成是底层的封装。

二：kobject ,kset和ktype

Kobject,kset,kypte这三个结构是设备模型中的下层架构。模型中的每一个元素都对应一个kobject.kset和ktype可以看成是kobject在层次结构与属性结构方面的扩充。将三者之间的关系用图的方示描述如下：

如上图所示：我们知道。在sysfs中每一个目录都对应一个kobject.这些kobject都有自己的parent。在没有指定parent的情况下，都会指向它所属的kset->object。其次，kset也内嵌了kobject.这个kobject又可以指它上一级的parent。就这样。构成了一个空间上面的层次关系。

其实，每个对象都有属性。例如

Linux设备驱动开发网

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目录1. LDD6410硬软件特性 ...............................................................................................................................................2 1.1 LDD6410的电路板组成和结构 .....................................................................................................................2 1.2 LDD6410的启动跳线设置 .............................................................................................................................6 1.3 LDD6410的软件特性 ............

一:前言

Pci,是Peripheral Component Interconnect的缩写,翻译成中文即为外部设备互联.与传统的总线相比.它的传输速率较高.能为用户提供动态查询pci deivce.和局部总线信息的方法,此外,它还能自动为总线提供仲裁.在近几年的发展过程中,被广泛应用于多种平台.

pci协议比较复杂,关于它的详细说明，请查阅有关pci规范的资料，本文不会重复这些部份.

对于驱动工程师来说，Pci设备的枚举是pci设备驱动编写最复杂的操作。分析和理解这部份,是进行深入分析pci设备驱动架构的基础。

我们也顺便来研究一下,linux是怎么对这个庞然大物进行封装的。 二:pci架构概貌

上图展现了pci驱动架构中,pci_bus、pci_dev之间的关系。如上图所示，所有的根总线都链接在pci_root_buses链表中。 Pci_bus ->device链表链接着该总线下的所有设备。而pci_bus->children链表链接着它的下层总线。对于pci_dev来说。pci_dev->bus指向它所属的pci_bus。 Pci_dev->bus_list链接在它所属bus的device链表上。此外,所有pci设备都链接在pc

一:前言

Pci,是Peripheral Component Interconnect的缩写,翻译成中文即为外部设备互联.与传统的总线相比.它的传输速率较高.能为用户提供动态查询pci deivce.和局部总线信息的方法,此外,它还能自动为总线提供仲裁.在近几年的发展过程中,被广泛应用于多种平台.

pci协议比较复杂,关于它的详细说明，请查阅有关pci规范的资料，本文不会重复这些部份.

对于驱动工程师来说，Pci设备的枚举是pci设备驱动编写最复杂的操作。分析和理解这部份,是进行深入分析pci设备驱动架构的基础。

我们也顺便来研究一下,linux是怎么对这个庞然大物进行封装的。 二:pci架构概貌

上图展现了pci驱动架构中,pci_bus、pci_dev之间的关系。如上图所示，所有的根总线都链接在pci_root_buses链表中。 Pci_bus ->device链表链接着该总线下的所有设备。而pci_bus->children链表链接着它的下层总线。对于pci_dev来说。pci_dev->bus指向它所属的pci_bus。 Pci_dev->bus_list链接在它所属bus的device链表上。此外,所有pci设备都链接在pc

常见硬件名和设备名

CPU：CentralProcessingUnit，中央处理单元，又叫中央处理器或微处理器，被喻为电脑的心脏。

RAM：RandomAccessMemory，随机存储器，即人们常说的“内存”。

ROM：Read－OnlyMemory，只读存储器。

EDO：ExtendedDataOutput，扩充数据输出。当CPU的处理速度不断提高时，也相应地要求不断提高DRAM传送数据速度，一般来说，FPM(FastPageModel)DRAM传送数据速度在60－70ns，而EDODRAM比FPM快3倍，达20ns。目前最快的是SDRAM(SynchronousDRAM，同步动态存储器)，其存取速度高达10ns。

SDRAM：SynchronousDynamicRandomAccessMemory，同步动态随机存储器，又称同步DRAM，为新一代动态存储器。它可以与CPU总线使用同一个时钟，因此，SDRAM存储器较EDO存储器能使计算机的性能大大提高。

Cache：英文含义为“(勘探人员等贮藏粮食、器材等的)地窖；藏物处”。电脑中为高速缓冲存储器，是位于CPU和主存储器DRAM(DynamicRandonAccessMemory)之间，规模较小，但速

实验一 SDH传输设备硬件总体介绍

一．实验目的

1．熟悉了解SDH传输设备系统的性能及特点。 2．熟悉了解ZXS320传输设备各单板的功能及原理。 3．熟悉了解E300管理软件。

二．实验内容

1．实习参观ZXS320传输设备的整体结构。

2．实习参观ZXS320传输设备板卡配置及硬件连线。 3．理解ZXS320内外部硬件接口，为以后学习传输奠定基础。

三．实验仪器

1．ZXMPS320设备 1台

2．维护用终端电脑 若干

四．实验原理

（一）ZXS320传输设备的整机结构介绍

ZXS320传输设备的设计采用了大量的贴片元件和ASIC芯片，整个设备结构紧凑，体积小巧，设备安装灵活方便。ZXS320设备由固定后背板的机箱、插入机箱内的功能单板以及一个可拆卸、可监控的风扇单元组成。单板与风扇单元间没有尾纤托板作为引出尾纤的通ZXS320设备结构见图1-1：

1

图1-1 ZXS320设备结构

（二）ZXS320传输设备各单板的功能及其原理

实验三 内核和设备驱动编程

一 、实验目的

1、学习Linux操作系统下内核程序的编写和应用 2、学习可编程接口芯片的编程控制方法 3、了解驱动程序的结构 4、了解驱动程序常用结构体 5、了解驱动程序常用函数 二、实验原理

1 关于设备驱动

驱动程序是一组代码，这部分代码负责将应用程序的一些需求，如读、写等操作，正确无误的传递给相关的硬件，并使硬件能够做出正确反应的代码。驱动程序像是一个黑盒子，它隐藏了硬件的工作细节，应用程序只需要通过一组标准化的接口，就可以实现对硬件的操作。 设备驱动程序的作用在于提供机制，即解决提供什么功能的问题，而如何使用这些功能则交给用户程序处理。 设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口，它为应用程序屏蔽硬件的细节，一般来说，Linux的设备驱动程序需要完成如下功能： （1）初始化设备；

（2）提供各类设备服务；

（3）负责内核和设备之间的数据交换；

（4）检测和处理设备工作过程中出现的错误。

更为方便的是，Linux下的设备驱动程序被组织为一组完成不同任务的函数的

录音棚硬件设备图文介绍之一

Neumann U 87Ai 电容话筒 产地：德国

拥有数量：（2只）

详细说明

U87 也许是世界上最著名和应用最广泛的录音话筒。它装置了大双振膜传感器，该装置有三种指向性：全向，心型，8字型。由金属头罩下面的一个开关来进行选择。在它的后部安装有一个10 dB减弱开关。它能使话筒处理高达127dB的声压而不会变调。此外，它可消除在近距离内讲话时所产生的低频噪音。

应用:

U87 Ai 电容话筒是一个大振膜录音话筒，它具有三种指向性、单一频率及瞬态反应的特点。用户能由其特点立即识别出它。对于无线广播、电影及电视演播室来说，它是最理想的选择 。U87Ai录音话筒主要用作管弦乐录音，现场录音话筒，并能广泛用于各种音乐和讲话。

声音特点:

●U87Ai位于话筒头部，带有Neumann标记。

●即使在高频范围内，心型和8字型指向性的频响也非常平坦。 ●话筒能在发声源近距离内使用而不会有刺耳之感。 ●用高通滤波器可显著减少次声和低频噪音干扰。

指向性:

●双振膜传感器是一个弹性装置并有一个大金属头罩保护。由金属头罩下的一个开关来进行三种指向性选择 ：全向，心型，8字型。 ●在开关上方的窗口则显示所选。

“小王，告诉你一个好消息，最难理解的部分不知不觉中已经讲完了，今天的课程就简单多了，而且最重要的是咱们的Linux设备驱动核心理论课也差不多了…”

“最难的部分？已经讲完了？我咋没感觉呢..你讲的真是太好了，太通俗易懂了，太..”小王调皮的说。 “切，就你嘴甜，我还不知道你啊，小脑筋..”我白了小王一样。

那么今天呢？今天就讲讲IO内存静态映射。在将Linux移植到目标电路板中，通常会建立外设IO内存物理地址到虚拟地址的静态映射，这个映射通过在电路板对应的

map_desc结构体数组中添加新的成员来完成，map_desc结构体的定义如下： struct map_desc {

unsigned long virtual; //虚拟地址

unsigned long pfn; //__phys_to_pfn(phy_addr) unsigned long length; //大小 unsigned int type; //类型 }

将Linux操作系统移植到特定平台上，MACHINE_START到MACHINE_EDN宏之间的定义针对特定电路板而设计，其中的map_io()成员函数完成IO内存的静态映