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第7章 嵌入式Linux设备驱动程序开发 7.1 嵌入式Linux的设备管理 7.2 设备驱动模块化编程 7.3 GPIO字符设备驱动程序设计 7.4 A/D转换器驱动程序设计 7.5 IC卡驱动程序设计 7.6 内核驱动程序设计——触摸屏驱动程序 第7章 嵌入式Linux设备驱动程序开发 7.1 嵌入式Linux的设备管理 设备驱动程序实际是处理和操作硬件控制器的软件，从本质上讲，是内核中具有最高特权级的、驻留内存的、可共享的底层硬件处理例程。完成以下功能： ● 对设备初始化和释放； ● 对设备进行管理，包括实时参数设置，以及提供对设备的操作接口； ● 读取应用程序传送给设备文件的数据或者回送应用程序请求的数据； ● 检测和处理设备出现的错误。 整个设备管理子系统的结构如图7.1 所示。 7.1.1 设备驱动和文件系统的关系 ● open ——打开设备准备I/O操作。 ● close -——close()函数的作用是关闭由open()函数打开的文件, 其调用格式为: int close(int handle); 该函数关闭文件描述字handle 相连的文件。 ● read ——从设备上读数据。对于有缓冲区的I/O 操作，一般是从缓冲区里读数据。 ● write ——往设备上写数据，对于有缓冲区的I/O 操作，一般是把数据写入缓冲区里。write()函数的调用格式为： int write(int handle, void *buf, int count); write()函数把count 个字节从buf 指向的缓冲区写入与handle 相连的文件中，返回值为实际写入的字节数。 ● ioctl——主要用于对设备进行读写之外的其他控制。 用户空间的ioctl 函数的原型为： int ioctl(inf fd,int cmd,…) 其中的…代表可变数目的参数表，实际中是一个可选参数，一般定义为: int ioctl(inf fd,int cmd,char *argp) 驱动程序中定义的ioctl 方法原型为： int (*ioctl) (struct inode *inode, struct file *file,unsigned int cmd, unsigned long arg) inode 和filp 两个指针对应应用程序传递的文件描述符fd、cmd 不会被修改地传递给驱动程序，可选的参数arg 则无论用户应用程序使用的是指针还是其他类型值，都以unsigned long 的形式传递给驱动。 7.1.2 设备类型 Linux 中的设备可以分为三类： 字符设备 块设备 网络设备。 一个运行的linux 系统，当前使用的设备可以通过文件/proc/devices 查看。 7.1.3 设备号 linux/uclinux 内核还需要 : ●主设备号标识设备对应的驱动程序。系统中不同的设备可以有相同的主设备号，主设备号相同的设备使用相同的驱动程序。 ●次设备号用来区分具体驱动程序的实例。一个主设备号可能有多个设备与之对应，这多个设备正是在驱动程序内通过次设备号来进一步区分的。次设备号只能由设备驱动程序使用，内核的其他部分仅将它作为参数传递给驱动程序。 字符型设备主设备号的添加和注销 字符型设备主设备号的添加和注销分别通过调用函数register_chrdev()和unregister_chrdev()实现，这两个函数原型在linux/fs.h文件说明。 extern int register_chrdev(unsigned int major, const char *name, struct file_operations *fops); extern int unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name); 7.1.4 设备驱动中关键数据结构 在linux系统中，设备驱动程序所提供的这组入口点由一个文件操作结构进行说明，分别是: file_operations数据结构 inode数据结构 file数据结构， 它们定义于Linux/fs.h文件中。 1. file_operations数据结构 struct file_operations { struct module *owner; loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); ssize_t (*read) (struct file *, char *, s