linux设备驱动归纳总结（八）：3.设备管理的分层与面向对象思想

柔情只为你懂 2022-03-19 03:54 210阅读 0赞

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前面的内容介绍了总线、设备和驱动函数的关系和操作。从这节开始，介绍设备管理中的分层思想和面向对象思想（名字是我自己瞎编的，《LDD》上指的是结构体内嵌）。可以理解是平台类设备(platform)的一个过度。

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一、设备管理的分层

回想一下之前的设备和驱动函数注册时，它们是自己指定所属的总线。但是，内核开发人员觉得，这样的方法不好，应该由总线来提供设备和驱动的注册函数。当设备和驱动需要注册到指定总线时，那就必须使用该总线为设备和驱动提供的注册函数。

所以，将上一节的bus.c修改如下：

/\*8th\_devModule\_3/1st/bus.c\*/

21 /\*总线提供的设备注册函数\*/

22 int usb\_device\_register(struct device \*dev)

23 \{

24     dev->bus = &usb\_bus; //设备device的总线为usb\_bus

25     return device\_register(dev); //注册此device

26 \}

27 void usb\_device\_unregister(struct device \*dev)

28 \{

29     device\_unregister(dev);

30 \}

31 EXPORT\_SYMBOL(usb\_device\_register);

32 EXPORT\_SYMBOL(usb\_device\_unregister);

33 /\*总线提供的驱动注册函数\*/

34 int usb\_driver\_register(struct device\_driver \*drv)

35 \{

36     drv->bus = &usb\_bus; //设置driver的总线为usb\_bus

37     return driver\_register(drv); //注册此driver

38 \}

39 void usb\_driver\_unregister(struct device\_driver \*drv)

40 \{

41     driver\_unregister(drv);

42 \}

43 EXPORT\_SYMBOL(usb\_driver\_register);

44 EXPORT\_SYMBOL(usb\_driver\_unregister);

再写一个bus.h，让设备和驱动函数包含该头文件后能够使用总线提供的驱动函数。

/\*8th\_devModule\_3/1st/bus.h\*/

1 \#ifndef \_BUS\_H

2 \#define \_BUS\_H

3

4 int usb\_device\_register(struct device \*dev);

5 void usb\_device\_unregister(struct device \*dev);

6

7 int usb\_driver\_register(struct device\_driver \*drv);

8 void usb\_driver\_unregister(struct device\_driver \*drv);

9 \#endif /\* \_BUS\_H \*/

上面的程序可以看到，其实也没干什么事情，只是由总线来封装并且向设备和驱动函数提供注册函数，便于管理。而不像以前，设备和驱动只要知道总线的名字，就能注册到指定的总线中。

再修改一下设备和驱动函数的代码：

/\*8th\_devModule\_3/1st/device.c\*/

11 /\*结构体中不需要指定总线的成员，交由usb\_device\_register来完成\*/

12 struct device usb\_device = \{

13     .bus\_id = "usb\_mouse",

14     .release = usb\_dev\_release, //必须要都有release函数，不然卸载时会出错

15 \};

16

17 static int \_\_init usb\_device\_init(void)

18 \{

19     int ret;

20

21     ret = usb\_device\_register(&usb\_device);

22     if(ret)\{

23     printk("device register failed!\\n");

24     return ret;

25     \}

26

27     printk("usb device init\\n");

28     return 0;

29 \}

30

31 static void \_\_exit usb\_device\_exit(void)

32 \{

33     usb\_device\_unregister(&usb\_device);

34     printk("usb device bye!\\n");

35 \}

/\*8th\_devModule\_3/1st/driver.c\*/

24 /\*结构体中不需要指定总线的成员，交由usb\_device\_register来完成\*/

25 struct device\_driver usb\_driver = \{

26     .name = "usb\_mouse", //在/sys/中的驱动目录名字

27     .probe = usb\_driver\_probe,

28     .remove = usb\_driver\_remove,

29 \};

30

31 static int \_\_init usb\_driver\_init(void)

32 \{

33     int ret;

34     /\*驱动注册，注册成功后在/sys/bus/usb/driver目录下创建目录usb\_mouse\*/

35     ret = usb\_driver\_register(&usb\_driver);

36     if(ret)\{

37     printk("driver register failed!\\n");

38     return ret;

39     \}

40     printk("usb driver init\\n");

41     return 0;

42 \}

43

44 static void \_\_exit usb\_driver\_exit(void)

45 \{

46     usb\_driver\_unregister(&usb\_driver);

47     printk("usb driver bye!\\n");

48 \}

修改完毕，验证一下，效果和之前的一样，我也不详细解释：

\[root: 1st\]\# insmod bus.ko

usb bus init

\[root: 1st\]\# insmod device.ko

usb device init

\[root: 1st\]\# insmod driver.ko

match success

match success

init usb mouse

usb driver init

\[root: 1st\]\# rmmod device

remove mouse driver

<kernel> release

usb device bye!

\[root: 1st\]\# rmmod driver

usb driver bye!

\[root: 1st\]\# rmmod bus

usb bus bye!

二、面向对象思想——结构内嵌

device结构体分别包含了设备模型的基本信息。然后，大多数的子系统还会记录该结构体以外但与设备相关的信息。因此，单纯用一个device结构来表示设备是很少见的，而是把device结构体内嵌到其他的结构体中。当然，device\_driver也是一样。

接下来，我封装一下设备和驱动函数的结构体：

/\*8th\_devModule\_3/2nd/bus.h\*/

4 struct usb\_device\{ //在usb\_device中包含device结构体

5     unsigned long phys, virt; //存放设备和物理地址和对应的虚拟地址

6     int irq; //存放设备的中断号

7     int VendorID, DeviceID; //存放设备的生产厂商编号和设备编号

8

9     struct device dev;

10 \};

11

12 struct usb\_driver\{ //在usb\_driver中包含device\_driver结构体

13     int VendorID, DeviceID;

14

15     struct device\_driver drv;

16 \};

17

18 int usb\_device\_register(struct usb\_device \*usb\_dev);

19 void usb\_device\_unregister(struct usb\_device \*usb\_dev);

20

21 int usb\_driver\_register(struct usb\_driver \*usb\_drv);

22 void usb\_driver\_unregister(struct usb\_driver \*usb\_drv);

23 \#endif /\* \_BUS\_H \*/

在上面，我将设备结构体device内嵌到usb\_device结构体中，该结构体中还有成员生产厂商编号和设备编号，在match函数会用来配对，成员irq、phys和virt在接下来的章节会用到。

同样的，驱动函数结构体device\_driver被内嵌到usb\_driver结构体中，该结构体中还有成员生产厂商编号和设备编号，在match函数中会用来匹配。

因为我定义了新的结构体，三个函数都的传参都有了稍稍的改变。

首先是bus.c：

/\*8th\_devModule\_3/2nd/bus.c\*/

7 int usb\_bus\_match(struct device \*dev, struct device\_driver \*drv)

8 \{ /\*使用container\_of找出总线自己定义的结构体\*/

9       struct usb\_device \*usb\_dev = container\_of(dev, struct usb\_device, dev);

10     struct usb\_driver \*usb\_drv = container\_of(drv, struct usb\_driver, drv);

11     /\*配对函数判断驱动和设备的生产厂商编号和设备编号是否一致\*/

12     if((usb\_dev->VendorID == usb\_drv->VendorID) &&

13                 (usb\_dev->DeviceID == usb\_drv->DeviceID))\{

14         printk("match success\\n");

15         return 1;

16     \}else\{

17         printk("match failed\\n");

18         return 0;

19     \}

20 \}

bus.c中的配对函数被我修改了两部分：

1、通过container\_of来获得usb\_device和usb\_driver结构体。

2、修改了配对了方法，通过判断两者生产厂商编号与设备号是否都一致。

因为定义了新的结构体，所以我将注册函数的参数也修改了。

/\*8th\_devModule\_3/2nd/bus.c\*/

26 /\*总线提供的设备注册函数\*/

27 int usb\_device\_register(struct usb\_device \*usb\_dev)

28 \{

29     usb\_dev->dev.bus = &usb\_bus; //设备device的总线为usb\_bus

30     return device\_register(&usb\_dev->dev); //注册此device

31 \}

32 void usb\_device\_unregister(struct usb\_device \*usb\_dev)

33 \{

34     device\_unregister(&usb\_dev->dev);

35 \}

36 EXPORT\_SYMBOL(usb\_device\_register);

37 EXPORT\_SYMBOL(usb\_device\_unregister);

38 /\*总线提供的驱动注册函数\*/

39 int usb\_driver\_register(struct usb\_driver \*usb\_drv)

40 \{

41     usb\_drv->drv.bus = &usb\_bus; //设置driver的总线为usb\_bus

42     return driver\_register(&usb\_drv->drv); //注册此driver

43 \}

44 void usb\_driver\_unregister(struct usb\_driver \*usb\_drv)

45 \{

46     driver\_unregister(&usb\_drv->drv);

47 \}

48 EXPORT\_SYMBOL(usb\_driver\_register);

49 EXPORT\_SYMBOL(usb\_driver\_unregister);

接着是device.c：

/\*8th\_evModule\_3/2nd/device.c\*/

12 struct usb\_device mouse\_dev = \{

13     .VendorID = 0x1122,

14     .DeviceID = 0x3344,

15     .dev = \{

16         .bus\_id = "usb\_mouse",

17         .release = usb\_dev\_release,

18     \},

19 \};

20

21 static int \_\_init usb\_device\_init(void)

22 \{

23     int ret;

24

25     ret = usb\_device\_register(&mouse\_dev);

26     if(ret)\{

27         printk("device register failed!\\n");

28         return ret;

29     \}

30

31     printk("usb device init\\n");

32     return 0;

33 \}

34

35 static void \_\_exit usb\_device\_exit(void)

36 \{

37     usb\_device\_unregister(&mouse\_dev);

38     printk("usb device bye!\\n");

39 \}

最后再看看driver.c：

/\*8th\_devModule\_3/2nd/driver.c\*/

25 struct usb\_driver mouse\_drv = \{

26     .VendorID = 0x1122,

27     .DeviceID = 0x3344,

28     .drv = \{

29         .name = "usb\_mouse", //在/sys/中的驱动目录名字

30         .probe = usb\_driver\_probe,

31         .remove = usb\_driver\_remove,

32     \},

33 \};

34

35 static int \_\_init usb\_driver\_init(void)

36 \{

37     int ret;

38     /\*驱动注册，注册成功后在/sys/bus/usb/driver目录下创建目录usb\_mouse\*/

39     ret = usb\_driver\_register(&mouse\_drv);

40     if(ret)\{

41         printk("driver register failed!\\n");

42         return ret;

43     \}

44     printk("usb driver init\\n");

45     return 0;

46 \}

47

48 static void \_\_exit usb\_driver\_exit(void)

49 \{

50     usb\_driver\_unregister(&mouse\_drv);

51     printk("usb driver bye!\\n");

52 \}

修改完毕，看看效果，其实就是和之前一模一样。

\[root: /\]\# cd review\_driver/8th\_devModule/8th\_devModule\_3/2nd/

\[root: 2nd\]\# insmod bus.ko

usb bus init

\[root: 2nd\]\# insmod device.ko

usb device init

\[root: 2nd\]\# insmod driver.ko

match success

match success

init usb mouse

usb driver init

\[root: 2nd\]\# rmmod device

remove mouse driver

<kernel> release

usb device bye!

\[root: 2nd\]\# rmmod driver

usb driver bye!

\[root: 2nd\]\# rmmod bus

usb bus bye!

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三、总结

这节内容并不多，其实就是修改修改一下原来的代码，等到我介绍平台类设备的时候你就会发现，其实平台类就是这样一步步封装起来的（当然比我的复杂）。

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