Linux设备模型

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

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

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

“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

“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

linux设备驱动之8250串口驱动 一：前言

前一段时间自己实践了一下8250芯片串口驱动的编写。今天就在此基础上分析一下linux kernel自带的串口驱动。毕竟只有对比专业的驱动代码才能更好的进步,同以往一样，基于linix kernel2.6.25.相应驱动代码位于：linux-2.6.25/drivers/serial/8250.c。 二：8250串口驱动初始化

相应的初始化函数为serial8250_init().代码如下: static int __init serial8250_init(void) {

int ret, i;

if (nr_uarts > UART_NR) nr_uarts = UART_NR;

printk(KERN_INFO \ \ share_irqs ? \

for (i = 0; i < NR_IRQS; i++) spin_lock_init(&irq_lists[i].lock);

ret = uart_register_driver(&serial8250_reg); if (ret)

goto out;

serial

Linux I2C设备驱动编写（一）

在Linux驱动中I2C系统中主要包含以下几个成员：

I2C adapter 即I2C适配器 I2C driver 某个I2C设备的设备驱动，可以以driver理解。 I2C client 某个I2C设备的设备声明，可以以device理解。 I2C adapter 是CPU集成或外接的I2C适配器，用来控制各种I2C从设备，其驱动需要完成对适配器的完整描述，最主要的工作是需要完成i2c_algorithm结构体。这个结构体包含了此I2C控制器的数据传输具体实现，以及对外上报此设备所支持的功能类型。i2c_algorithm结构体如下： struct i2c_algorithm { int (*master_xfer)(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg *msgs, int num); int (*smbus_xfer) (struct i2c_adapter *adap, u16 addr, unsigned short flags, char read_write,

中海石油（中国）有限公司天津分公司

设备故障分析模型设计报告

华瑞特管理咨询

MAXIMO推广应用及优化完善项目 王亚林 2005年06月04日 1.0 项目名称 编写 编写日期 审核 批准 文档编号 版本号

天津分公司MAXIMO系统设计报告－设备故障解决方案

目 录

第一章 概述................................................................................................................................... 3 第二章 故障标准化管理............................................................................................................... 4

一、 基本原理..............................................................................................................4 二、