嵌入式系統中設備控制函數實現的分析
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1引言
在Linux系統中，所有的外部設備都被看作是目錄/dev下的一個文件，也就是系統把外部設備當作特殊文件來處理，并為外部設備提供一種標準接口，使得系統像訪問文件一樣訪問外部設備。在嵌入式Linux中，同樣也是把外部設備當作文件來處理，應用程序通過調用標準的設備文件操作函數來打開、關閉、讀取和控制設備,從事過Linux開發的人員都用到過上述設備控制函數，可它的實現機制很多開發人員并不清楚，所以開發過程中經常遇到一些難以解決的問題，為了便于理解整個實現過程，下面先分析設備驅動程序。
驅動程序設計是嵌入式Linux開發中十分重要的部分，驅動程序是應用程序與硬件之間的一個中間軟件層，應該為應用程序展現硬件的所有功能，不應該強加其它的約束，對于硬件使用的權限和限制應該有應用程序層控制。要實現設備函數對外圍設備的操作和控制,首先必須分析驅動程序的構成和實現原理。
2．2驅動程序的基本結構及實現
嵌入式Linux設備驅動程序都有一些共性，就是編寫所有類型的驅動程序都通用的，操作系統提供給驅動程序的支持也大致相同。這些特性包括：
2.2.1兩個重要的函數
（1）設備的注冊和初始化mydriver_init()函數
staticintmydriver_init(void){
inti;
…………
i=register_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,“mydriver”,mydriver_fops);
…………
}
i=register_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,“mydriver”, amp;mydriver_fops);這是一個驅動程序的精髓，當執行insmod命令時，這個函數實現3個功能:第一，申請主設備號；第二，在內核中注冊設備的名字；第三，指定fops方法。其中所指定的fops方法就是用戶對設備進行操作的方法，例如 read,write,open,release等.
（2）驅動清除mydriver_cleanup()函數
staticvoidmydriver_cleanup(void)
{…………
unregister_chrdev(MYDRIVER_MAJOR,”mydriver”);
…………}
該函數在執行rmmod的時候被調用,主要功能是卸載驅動程序.
2.2.2file_operations結構
每一個文件都有一個file的結構，在這個結構中有一個file_operations的結構體，這個結構體指明了能夠對該設備文件進行的操作,如何實現這些操作，是編寫設備驅動程序大部分工作量所在。下面是本文所舉示例的file_operations結構：
設備short_ch對應的fops方法是這樣聲明的：
structfile_operationsshort_fops={
NULL,//short_lseek
short_read,
short_write,
NULL,//short_readdir
NULL,//short_poll
NULL,//short_ioctl
NULL,//short_mmap
short_open,
short_release,
NULL,//short_fsync
NULL,//short_fasync
};
其中NULL的項目就是不定義這個功能。可以看出short_ch設備只提供了read,write,open,release功能。其中write 功能在下面(3)中實現了，具體的實現函數起名為short_write。這些函數就是真正對設備進行操作的函數，不管實現的時候是多么的復雜，但對用戶來看，就是這些常用的文件操作函數。
2.2.3文件操作函數的實現
為了便于闡述和分析,把核心空間中的一個長度為20的數組 tbuf[20]做為一個設備。通過用戶程序對它實現open，read，write，close操作。這個設備的名字我稱為short_ch。我們編寫如下的函數,這個write函數可以向核心內存的一個數組里輸入一個字符串。
intshort_write(structinode*inode,structfile*filp,constchar*buf,
intcount){
intretval=count;
externunsignedcharkbuf[20];
if(count>20)
count=20;
copy_from_user(kbuf,buf,count);
returnretval;
}
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