1。 I/O Port。

和硬件打交道離不開(kāi)I/O Port，老的ISA設(shè)備經(jīng)常是占用實(shí)際的I/O端口，在linux下，操作系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)I/O口屏蔽，也就是說(shuō)，任何驅(qū)動(dòng)程序都可對(duì)任意的I/O口操作，這樣就很容易引起混亂。每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)該自己避免誤用端口。

有兩個(gè)重要的kernel函數(shù)可以保證驅(qū)動(dòng)程序做到這一點(diǎn)。

1）check_region(int io_port， int off_set)

這個(gè)函數(shù)察看系統(tǒng)的I/O表，看是否有別的驅(qū)動(dòng)程序占用某一段I/O口。

參數(shù)1：io端口的基地址，

參數(shù)2：io端口占用的范圍。

返回值：0 沒(méi)有占用， 非0，已經(jīng)被占用。

2）request_region(int io_port， int off_set，char *devname)

如果這段I/O端口沒(méi)有被占用，在我們的驅(qū)動(dòng)程序中就可以使用它。在使用之前，必須向系統(tǒng)登記，以防止被其他程序占用。登記后，在/proc/ioports文件中可以看到你登記的io口。

參數(shù)1：io端口的基地址。

參數(shù)2：io端口占用的范圍。

參數(shù)3：使用這段io地址的設(shè)備名。

在對(duì)I/O口登記后，就可以放心地用inb()， outb()之類(lèi)的函來(lái)訪問(wèn)了。

在一些pci設(shè)備中，I/O端口被映射到一段內(nèi)存中去，要訪問(wèn)這些端口就相當(dāng)于訪問(wèn)一段內(nèi)存。經(jīng)常性的，我們要獲得一塊內(nèi)存的物理地址。

2。內(nèi)存操作

在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中動(dòng)態(tài)開(kāi)辟內(nèi)存，不是用malloc，而是kmalloc，或者用get_free_pages直接申請(qǐng)頁(yè)。釋放內(nèi)存用的是kfree，或free_pages。 請(qǐng)注意，kmalloc等函數(shù)返回的是物理地址！

注意，kmalloc最大只能開(kāi)辟128k-16，16個(gè)字節(jié)是被頁(yè)描述符結(jié)構(gòu)占用了。

內(nèi)存映射的I/O口，寄存器或者是硬件設(shè)備的RAM(如顯存)一般占用F0000000以上的地址空間。在驅(qū)動(dòng)程序中不能直接訪問(wèn)，要通過(guò)kernel函數(shù)vremap獲得重新映射以后的地址。

另外，很多硬件需要一塊比較大的連續(xù)內(nèi)存用作DMA傳送。這塊程序需要一直駐留在內(nèi)存，不能被交換到文件中去。但是kmalloc最多只能開(kāi)辟128k的內(nèi)存。

這可以通過(guò)犧牲一些系統(tǒng)內(nèi)存的方法來(lái)解決。

　3。中斷處理

同處理I/O端口一樣，要使用一個(gè)中斷，必須先向系統(tǒng)登記。

int request_irq(unsigned int irq ，void(*handle)(int，void *，struct pt_regs *)，

unsigned int long flags， const char *device);

irq: 是要申請(qǐng)的中斷。

handle：中斷處理函數(shù)指針。

flags：SA_INTERRUPT 請(qǐng)求一個(gè)快速中斷，0 正常中斷。

device：設(shè)備名。

如果登記成功，返回0，這時(shí)在/proc/interrupts文件中可以看你請(qǐng)求的中斷。

4。一些常見(jiàn)的問(wèn)題。

對(duì)硬件操作，有時(shí)時(shí)序很重要。但是如果用C語(yǔ)言寫(xiě)一些低級(jí)的硬件操作的話(huà)，gcc往往會(huì)對(duì)你的程序進(jìn)行優(yōu)化，這樣時(shí)序會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。如果用匯編寫(xiě)呢，gcc同樣會(huì)對(duì)匯編代碼進(jìn)行優(yōu)化，除非用volatile關(guān)鍵字修飾。最保險(xiǎn)的辦法是禁止優(yōu)化。這當(dāng)然只能對(duì)一部分你自己編寫(xiě)的代碼。如果對(duì)所有的代碼都不優(yōu)化，你會(huì)發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序根本無(wú)法裝載。這是因?yàn)樵诰幾g驅(qū)動(dòng)程序時(shí)要用到gcc的一些擴(kuò)展特性，而這些擴(kuò)展特性必須在加了優(yōu)化選項(xiàng)之后才能體現(xiàn)出來(lái)。

由于設(shè)備種類(lèi)繁多，相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序也非常之多。盡管設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核的一部分，但設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)往往由很多人來(lái)完成，如業(yè)余編程高手、設(shè)備廠商等。為了讓設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)建立在規(guī)范的基礎(chǔ)上，就必須在驅(qū)動(dòng)程序和內(nèi)核之間有一個(gè)嚴(yán)格定義和管理的接口，例如SVR4提出了DDI/DDK規(guī)范，其含義就是設(shè)備與驅(qū)動(dòng)程序接口／設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與內(nèi)核接口（Device-Driver Interface／Driver-Kernel Interface）。通過(guò)這個(gè)規(guī)范，可以規(guī)范設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與內(nèi)核之間的接口。

Linux的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外接的接口與DDI/DKI規(guī)范相似，可以分為三部分：

（1）   驅(qū)動(dòng)程序與內(nèi)核的接口，這是通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)file_operations來(lái)完成的。

（2）   驅(qū)動(dòng)程序與系統(tǒng)引導(dǎo)的接口，這部分利用驅(qū)動(dòng)程序?qū)υO(shè)備進(jìn)行初始化。

（3）   驅(qū)動(dòng)程序與設(shè)備的接口，這部分描述了驅(qū)動(dòng)程序如何與設(shè)備進(jìn)行交互，這與具體設(shè)備密切相關(guān)。

根據(jù)功能，驅(qū)動(dòng)程序的代碼可以分為如下幾個(gè)部分：

（1）驅(qū)動(dòng)程序的注冊(cè)和注銷(xiāo)

（2）設(shè)備的打開(kāi)與釋放

（3）設(shè)備的讀和寫(xiě)操作

（4）設(shè)備的控制操作

（5）設(shè)備的中斷和查詢(xún)處理

前三點(diǎn)我們已經(jīng)給予簡(jiǎn)單說(shuō)明，后面我們還會(huì)結(jié)合具體程序給出進(jìn)一步的說(shuō)明。關(guān)于設(shè)備的控制操作可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序中的ioctl()來(lái)完成，例如，對(duì)光驅(qū)的控制可以使用cdrom_ ioctl()。

與讀寫(xiě)操作不同，ioctl()的用法與具體設(shè)備密切相關(guān)，例如，對(duì)于軟驅(qū)的控制可以使用floppy_ioctl(),其調(diào)用形式為：

static int floppy_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp,

unsigned int cmd, unsigned long param)

其中cmd的取值及含義與軟驅(qū)有關(guān)，例如，F(xiàn)DEJECT表示彈出軟盤(pán)。

除了ioctl()，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序還可能有其他控制函數(shù)，如lseek（）等。

對(duì)于不支持中斷的設(shè)備，讀寫(xiě)時(shí)需要輪流查詢(xún)?cè)O(shè)備的狀態(tài)，以便決定是否繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，例如，打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序在缺省時(shí)輪流查詢(xún)打印機(jī)的狀態(tài)。如果設(shè)備支持中斷，則可按中斷方式進(jìn)行