Linux下PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)

　　在用模塊方式實(shí)現(xiàn)PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，通常至少要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)部分：初始化設(shè)備模塊、設(shè)備打開(kāi)模塊、數(shù)據(jù)讀寫(xiě)和控制模塊、中斷處理模塊、設(shè)備釋放模塊、設(shè)備卸載模塊。下面給出一個(gè)典型的PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的基本框架，從中不難體會(huì)到這幾個(gè)關(guān)鍵模塊是如何組織起來(lái)的。 

　　/* 指明該驅(qū)動(dòng)程序適用于哪一些PCI設(shè)備 */
　　static struct pci_device_id demo_pci_tbl [] __initdata = {
    {PCI_VENDOR_ID_DEMO, PCI_DEVICE_ID_DEMO,
     PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, DEMO},
    {0,}
　　};
　　/* 對(duì)特定PCI設(shè)備進(jìn)行描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) */
　　struct demo_card {
    unsigned int magic;
    /* 使用鏈表保存所有同類(lèi)的PCI設(shè)備 */
    struct demo_card *next;
    
    /* ... */
　　}
　　/* 中斷處理模塊 */
　　static void demo_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
　　{
    /* ... */
　　}
　　/* 設(shè)備文件操作接口 */
　　static struct file_operations demo_fops = {
    owner:      THIS_MODULE,   /* demo_fops所屬的設(shè)備模塊 */
    read:       demo_read,    /* 讀設(shè)備操作*/
    write:      demo_write,    /* 寫(xiě)設(shè)備操作*/
    ioctl:      demo_ioctl,    /* 控制設(shè)備操作*/
    mmap:       demo_mmap,    /* 內(nèi)存重映射操作*/
    open:       demo_open,    /* 打開(kāi)設(shè)備操作*/
    release:    demo_release    /* 釋放設(shè)備操作*/
    /* ... */
　　};
　　/* 設(shè)備模塊信息 */
　　static struct pci_driver demo_pci_driver = {
    name:       demo_MODULE_NAME,    /* 設(shè)備模塊名稱 */
    id_table:   demo_pci_tbl,    /* 能夠驅(qū)動(dòng)的設(shè)備列表 */
    probe:      demo_probe,    /* 查找并初始化設(shè)備 */
    remove:     demo_remove    /* 卸載設(shè)備模塊 */
    /* ... */
　　};
　　static int __init demo_init_module (void)
　　{
    /* ... */
　　}
　　static void __exit demo_cleanup_module (void)
　　{
    pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);
　　}
　　/* 加載驅(qū)動(dòng)程序模塊入口 */
　　module_init(demo_init_module);
　　/* 卸載驅(qū)動(dòng)程序模塊入口 */
　　module_exit(demo_cleanup_module); 
 
　　上面這段代碼給出了一個(gè)典型的PCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的框架，是一種相對(duì)固定的模式。需要注意的是，同加載和卸載模塊相關(guān)的函數(shù)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都要在前面加上__init、__exit等標(biāo)志符，以使同普通函數(shù)區(qū)分開(kāi)來(lái)。構(gòu)造出這樣一個(gè)框架之后，接下去的工作就是如何完成框架內(nèi)的各個(gè)功能模塊了。 

　　3. 初始化設(shè)備模塊

　　在Linux系統(tǒng)下，想要完成對(duì)一個(gè)PCI設(shè)備的初始化，需要完成以下工作：

　　檢查PCI總線是否被Linux內(nèi)核支持； 
　　檢查設(shè)備是否插在總線插槽上，如果在的話則保存它所占用的插槽的位置等信息。 
　　讀出配置頭中的信息提供給驅(qū)動(dòng)程序使用。 
　　當(dāng)Linux內(nèi)核啟動(dòng)并完成對(duì)所有PCI設(shè)備進(jìn)行掃描、登錄和分配資源等初始化操作的同時(shí)，會(huì)建立起系統(tǒng)中所有PCI設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此后當(dāng)PCI驅(qū)動(dòng)程序需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化時(shí)，一般都會(huì)調(diào)用如下的代碼： 

　　static int __init demo_init_module (void)
　　{
    /* 檢查系統(tǒng)是否支持PCI總線 */
    if (!pci_present())
        return -ENODEV;
    /* 注冊(cè)硬件驅(qū)動(dòng)程序 */
    if (!pci_register_driver(&demo_pci_driver)) {
        pci_unregister_driver(&demo_pci_driver);
                return -ENODEV;
    }
    /* ... */
   
    return 0;
　　} 
 
　　驅(qū)動(dòng)程序首先調(diào)用函數(shù)pci_present( )檢查PCI總線是否已經(jīng)被Linux內(nèi)核支持，如果系統(tǒng)支持PCI總線結(jié)構(gòu)，這個(gè)函數(shù)的返回值為0，如果驅(qū)動(dòng)程序在調(diào)用這個(gè)函數(shù)時(shí)得到了一個(gè)非0的返回值，那么驅(qū)動(dòng)程序就必須得中止自己的任務(wù)了。在2.4以前的內(nèi)核中，需要手工調(diào)用pci_find_device( )函數(shù)來(lái)查找PCI設(shè)備，但在2.4以后更好的辦法是調(diào)用pci_register_driver( )函數(shù)來(lái)注冊(cè)PCI設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，此時(shí)需要提供一個(gè)pci_driver結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中給出的probe探測(cè)例程將負(fù)責(zé)完成對(duì)硬件的檢測(cè)工作。 

  　　static int __init demo_probe(struct pci_dev *pci_dev, const struct pci_device_id *pci_id)
　　{
    struct demo_card *card;
    /* 啟動(dòng)PCI設(shè)備 */
    if (pci_enable_device(pci_dev))
        return -EIO;
    /* 設(shè)備DMA標(biāo)識(shí) */
    if (pci_set_dma_mask(pci_dev, DEMO_DMA_MASK)) {
        return -ENODEV;
    }
    /* 在內(nèi)核空間中動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存 */
    if ((card = kmalloc(sizeof(struct demo_card), GFP_KERNEL)) == NULL) {
        printk(KERN_ERR "pci_demo: out of memoryn");
        return -ENOMEM;
    }
    memset(card, 0, sizeof(*card));
    /* 讀取PCI配置信息 */
    card->iobase = pci_resource_start (pci_dev, 1);
    card->pci_dev = pci_dev;
    card->pci_id = pci_id->device;
    card->irq = pci_dev->irq;
    card->next = devs;
    card->magic = DEMO_CARD_MAGIC;
    /* 設(shè)置成總線主DMA模式 */    
    pci_set_master(pci_dev);
    /* 申請(qǐng)I/O資源 */
    request_region(card->iobase, 64, card_names[pci_id->driver_data]);
    return 0;
　　}