Linux设备模型(9)_device resource management

作者:wowo 发布于:2014-9-24 23:28 分类:统一设备模型

蜗蜗建议,每一个Linux驱动工程师,都能瞄一眼本文。

之所以用“瞄”,因此它很简单,几乎不需要花费心思就能理解。之所有这建议,是因为它非常实用,可以解答一些困惑,可以使我们的代码变得简单、简洁。先看一个例子:

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标签: Linux 设备模型 设备资源管理 devres

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Linux设备模型(8)_platform设备

作者:wowo 发布于:2014-4-28 10:24 分类:统一设备模型

在Linux设备模型的抽象中,存在着一类称作“Platform Device”的设备,内核是这样描述它们的(Documentation/driver-model/platform.txt):

Platform devices are devices that typically appear as autonomous entities in the system. This includes legacy port-based devices and host bridges to peripheral buses, and most controllers integrated into system-on-chip platforms.  What they usually have in common is direct addressing from a CPU bus.  Rarely, a platform_device will be connected through a segment of some other kind of bus; but its registers will still be directly addressable.

概括来说,Platform设备包括:基于端口的设备(已不推荐使用,保留下来只为兼容旧设备,legacy);连接物理总线的桥设备;集成在SOC平台上面的控制器;连接在其它bus上的设备(很少见)。等等。

这些设备有一个基本的特征:可以通过CPU bus直接寻址(例如在嵌入式系统常见的“寄存器”)。因此,由于这个共性,内核在设备模型的基础上(device和device_driver),对这些设备进行了更进一步的封装,抽象出paltform bus、platform device和platform driver,以便驱动开发人员可以方便的开发这类设备的驱动。

可以说,paltform设备对Linux驱动工程师是非常重要的,因为我们编写的大多数设备驱动,都是为了驱动plaftom设备。本文我们就来看看Platform设备在内核中的实现。

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标签: Linux Kernel 设备模型 platform设备

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Linux设备模型(7)_Class

作者:wowo 发布于:2014-4-23 15:17 分类:统一设备模型

在设备模型中,Bus、Device、Device driver等等,都比较好理解,因为它们对应了实实在在的东西,所有的逻辑都是围绕着这些实体展开的。而本文所要描述的Class就有些不同了,因为它是虚拟出来的,只是为了抽象设备的共性。

举个例子,一些年龄相仿、需要获取的知识相似的人,聚在一起学习,就构成了一个班级(Class)。这个班级可以有自己的名称(如295),但如果离开构成它的学生(device),它就没有任何存在意义。另外,班级存在的最大意义是什么呢?是由老师讲授的每一个课程!因为老师只需要讲一遍,一个班的学生都可以听到。不然的话(例如每个学生都在家学习),就要为每人请一个老师,讲授一遍。而讲的内容,大多是一样的,这就是极大的浪费。

设备模型中的Class所提供的功能也一样了,例如一些相似的device(学生),需要向用户空间提供相似的接口(课程),如果每个设备的驱动都实现一遍的话,就会导致内核有大量的冗余代码,这就是极大的浪费。所以,Class说了,我帮你们实现吧,你们会用就行了。

这就是设备模型中Class的功能,再结合内核的注释:A class is a higher-level view of a device that abstracts out low-level implementation details(include/linux/device.h line326),就容易理解了。

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标签: Linux Kernel 内核 设备模型 class

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Linux设备模型(6)_Bus

作者:wowo 发布于:2014-4-15 19:21 分类:统一设备模型

在Linux设备模型中,Bus(总线)是一类特殊的设备,它是连接处理器和其它设备之间的通道(channel)。为了方便设备模型的实现,内核规定,系统中的每个设备都要连接在一个Bus上,这个Bus可以是一个内部Bus、虚拟Bus或者Platform Bus。

内核通过struct bus_type结构,抽象Bus,它是在include/linux/device.h中定义的。本文会围绕该结构,描述Linux内核中Bus的功能,以及相关的实现逻辑。最后,会简单的介绍一些标准的Bus(如Platform),介绍它们的用途、它们的使用场景。

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标签: Linux Kernel 内核 设备模型 bus

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Linux设备模型(5)_device和device driver

作者:wowo 发布于:2014-4-2 19:28 分类:统一设备模型

device和device driver是Linux驱动开发的基本概念。Linux kernel的思路很简单:驱动开发,就是要开发指定的软件(driver)以驱动指定的设备,所以kernel就为设备和驱动它的driver定义了两个数据结构,分别是device和device_driver。因此本文将会围绕这两个数据结构,介绍Linux设备模型的核心逻辑,包括:

设备及设备驱动在kernel中的抽象、使用和维护;

设备及设备驱动的注册、加载、初始化原理;

设备模型在实际驱动开发过程中的使用方法。

注:在介绍device和device_driver的过程中,会遇到很多额外的知识点,如Class、Bus、DMA、电源管理等等,这些知识点都很复杂,任何一个都可以作为一个单独的专题区阐述,因此本文不会深入解析它们,而会在后续的文章中专门描述。

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标签: Linux 内核 设备模型 Device driver

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Linux设备模型(4)_sysfs

作者:wowo 发布于:2014-3-14 18:31 分类:统一设备模型

sysfs是一个基于RAM的文件系统,它和Kobject一起,可以将Kernel的数据结构导出到用户空间,以文件目录结构的形式,提供对这些数据结构(以及数据结构的属性)的访问支持。

sysfs具备文件系统的所有属性,而本文主要侧重其设备模型的特性,因此不会涉及过多的文件系统实现细节,而只介绍sysfs在Linux设备模型中的作用和使用方法。具体包括:

  • sysfs和Kobject的关系
  • attribute的概念
  • sysfs的文件系统操作接口

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标签: Linux Kernel 内核 设备模型 sysfs

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Linux设备模型(3)_Uevent

作者:wowo 发布于:2014-3-10 20:39 分类:统一设备模型

Uevent是Kobject的一部分,用于在Kobject状态发生改变时,例如增加、移除等,通知用户空间程序。用户空间程序收到这样的事件后,会做相应的处理。

该机制通常是用来支持热拔插设备的,例如U盘插入后,USB相关的驱动软件会动态创建用于表示该U盘的device结构(相应的也包括其中的kobject),并告知用户空间程序,为该U盘动态的创建/dev/目录下的设备节点,更进一步,可以通知其它的应用程序,将该U盘设备mount到系统中,从而动态的支持该设备。

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标签: Linux Kernel 内核 设备模型 Uevent

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Linux设备模型(2)_Kobject

作者:wowo 发布于:2014-3-7 0:25 分类:统一设备模型

Kobject是Linux设备模型的基础,也是设备模型中最难理解的一部分(可参考Documentation/kobject.txt的表述)。因此有必要先把它分析清楚。

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标签: Linux 内核 设备模型 kobject ktype kset

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Linux设备模型(1)_基本概念

作者:wowo 发布于:2014-2-27 17:01 分类:统一设备模型

在“Linux内核的整体架构”中,蜗蜗有提到,由于Linux支持世界上几乎所有的、不同功能的硬件设备(这是Linux的优点),导致Linux内核中有一半的代码是设备驱动,而且随着硬件的快速升级换代,设备驱动的代码量也在快速增长。个人意见,这种现象打破了“简洁就是美”的理念,是丑陋的。它导致Linux内核看上去非常臃肿、杂乱、不易维护。但蜗蜗也知道,这不是Linux的错,Linux是一个宏内核,它必须面对设备的多样性,并实现对应的驱动。

为了降低设备多样性带来的Linux驱动开发的复杂度,以及设备热拔插处理、电源管理等,Linux内核提出了设备模型(也称作Driver Model)的概念。设备模型将硬件设备归纳、分类,然后抽象出一套标准的数据结构和接口。驱动的开发,就简化为对内核所规定的数据结构的填充和实现。

本文将会从设备模型的基本概念开始,通过分析内核相应的代码,一步一步解析Linux设备模型的实现及使用方法。

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标签: Kernel 内核 设备模型 Device Model 驱动开发

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