当前位置:首页 > 嵌入式 > 嵌入式软件
[导读]嵌入式Linux设备驱动开发之驱动分层/分离思想 我们在学习I2C、USB、SD驱动时,有没有发现一个共性,就是在驱动开发时,每个驱动都分层三部分,由上到下分别是: 1、XXX 设备驱动 2、XXX 核心层 3、XXX 主机控制器驱动

嵌入式Linux设备驱动开发之驱动分层/分离思想

我们在学习I2C、USB、SD驱动时,有没有发现一个共性,就是在驱动开发时,每个驱动都分层三部分,由上到下分别是:

1、XXX 设备驱动

2、XXX 核心层

3、XXX 主机控制器驱动

而需要我们编写的主要是设备驱动部分,主机控制器驱动部分也有少量编写,二者进行交互主要时由核心层提供的接口来实现;这样结构清晰,大大地有利于我们的驱动开发,这其中就是利用了Linux设备驱动开发中两个重要思想,下面来一一解析

一、设备驱动的分层思想

在面向对象的程序设计中,可以为某一类相似的事物定义一个基类,而具体的事物可以继承这个基类中的函数。如果对于继承的这个事物而言,其某函数的实现与基类一致,那它就可以直接继承基类的函数;相反,它可以重载之。这种面向对象的设计思想极大地提高了代码的可重用能力,是对现实世界事物间关系的一种良好呈现。

Linux内核完全由C语言和汇编语言写成,但是却频繁用到了面向对象的设计思想。在设备驱动方面,往往为同类的设备设计了一个框架,而框架中的核心层则实现了该设备通用的一些功能。同样的,如果具体的设备不想使用核心层的函数,它可以重载之。举个例子:

return_type core_funca(xxx_device * bottom_dev, param1_type param1, param1_type param2)

{

if (bottom_dev->funca)

return bottom_dev->funca(param1, param2);

/* 核心层通用的funca代码 */

...

}

上述core_funca的实现中,会检查底层设备是否重载了funca(),如果重载了,就调用底层的代码,否则,直接使用通用层的。这样做的好处是,核心层的代码可以处理绝大多数该类设备的funca()对应的功能,只有少数特殊设备需要重新实现funca()。

再看一个例子:

copyreturn_type core_funca(xxx_device * bottom_dev, param1_type param1, param1_type param2)

{

/*通用的步骤代码A */

...

bottom_dev->funca_ops1();

/*通用的步骤代码B */

...

bottom_dev->funca_ops2();

/*通用的步骤代码C */

...

bottom_dev->funca_ops3();

}

上述代码假定为了实现funca(),对于同类设备而言,操作流程一致,都要经过“通用代码A、底层ops1、通用代码B、底层ops2、通用代码C、底层ops3”这几步,分层设计明显带来的好处是,对于通用代码A、B、C,具体的底层驱动不需要再实现,而仅仅只关心其底层的操作ops1、ops2、ops3。图1明确反映了设备驱动的核心层与具体设备驱动的关系,实际上,这种分层可能只有2层(图1的a),也可能是多层的(图1的b)。

这样的分层化设计在Linux的input、RTC、MTD、I2 C、SPI、TTY、USB等诸多设备驱动类型中屡见不鲜。

二、主机驱动和外设驱动分离思想

主机、外设驱动分离的意义

在Linux设备驱动框架的设计中,除了有分层设计实现以外,还有分隔的思想。举一个简单的例子,假设我们要通过SPI总线访问某外设,在这个访问过程中,要通过操作CPU XXX上的SPI控制器的寄存器来达到访问SPI外设YYY的目的,最简单的方法是:

copyreturn_type xxx_write_spi_yyy(...)

{

xxx_write_spi_host_ctrl_reg(ctrl);

xxx_ write_spi_host_data_reg(buf);

while(!(xxx_spi_host_status_reg()&SPI_DATA_TRANSFER_DONE));

...

}

如果按照这种方式来设计驱动,结果是对于任何一个SPI外设来讲,它的驱动代码都是CPU相关的。也就是说,当然用在CPU XXX上的时候,它访问XXX的SPI主机控制寄存器,当用在XXX1的时候,它访问XXX1的SPI主机控制寄存器:

return_type xxx1_write_spi_yyy(...)

{

xxx1_write_spi_host_ctrl_reg(ctrl);

xxx1_ write_spi_host_data_reg(buf);

while(!(xxx1_spi_host_status_reg()&SPI_DATA_TRANSFER_DONE));

...

}

这显然是不能接受的,因为这意味着外设YYY用在不同的CPU XXX和XXX1上的时候需要不同的驱动。那么,我们可以用如图的思想对主机控制器驱动和外设驱动进行分离。这样的结构是,外设a、b、c的驱动与主机控制器A、B、C的驱动不相关,主机控制器驱动不关心外设,而外设驱动也不关心主机,外设只是访问核心层的通用的API进行数据传输,主机和外设之间可以进行任意的组合。

如果我们不进行上图的主机和外设分离,外设a、b、c和主机A、B、C进行组合的时候,需要9个不同的驱动。设想一共有m个主机控制器,n个外设,分离的结果是需要m+n个驱动,不分离则需要m*n个驱动。

Linux SPI、I2C、USB、ASoC(ALSA SoC)等子系统都典型地利用了这种分离的设计思想。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

以下内容中,小编将对显卡驱动的相关内容进行着重介绍和阐述,希望本文能帮您增进对显卡驱动的了解,和小编一起来看看吧。

关键字: 显卡 驱动 显卡驱动

双系统将是下述内容的主要介绍对象,通过这篇文章,小编希望大家可以对双系统的相关情况以及信息有所认识和了解,详细内容如下。

关键字: 双系统 Windows Linux

液相色谱法是一种高效、快速的分离分析技术,广泛应用于化学、生物、医药等领域。液相色谱仪作为实现液相色谱分析的设备,具有高效、高分辨率、高灵敏度等特点。本文将详细介绍液相色谱仪的操作步骤、原理以及应用。

关键字: 液相色谱法 分离分析技术 设备

安装Linux操作系统并不复杂,下面是一个大致的步骤指南,以帮助您完成安装。1. 下载Linux发行版:首先,您需要从Linux发行版官方网站下载最新的ISO镜像文件。

关键字: Linux 操作系统 ISO镜像

计算机是由一堆硬件组成的,为了有限的控制这些硬件资源,于是就有了操作系统的产生,操作系统是软件子系统的一部分,是硬件基础上的第一层软件。

关键字: Linux 操作系统 计算机

漏电保护器是一种用于检测和切断漏电电流的设备,它对于保护人身安全和防止电气火灾具有重要作用。然而,在现实生活中,一些电工并不愿意安装漏电保护器,这背后有着多种原因。本文将探讨电工不愿意安装漏电保护的原因,并分析其背后的因...

关键字: 漏电保护器 检测 设备

Linux操作系统是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统,通常被称为GNU/Linux。它是由林纳斯·托瓦兹在1991年首次发布的,并基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。Lin...

关键字: Linux 操作系统

工业主板,顾名思义,是专为工业级应用设计的电脑主板。它采用较耐用的元件和材料,以满足工业环境中对稳定性和可靠性的高要求。相比之下,普通主板主要是为个人电脑设计的,旨在满足一般日常使用需求。

关键字: 工业主板 电脑主板 设备

全新的卡片式设计:整个控制中心以卡片形式展现第三方连接状态,对应设备的相关功能以及其它硬件的终端设置,可在控制中心中进行统一管理。

关键字: 硬件 设备 终端

工业自动化系统设计是一项涉及多个领域和技术的综合性任务。它旨在通过自动化设备和系统的集成,提高生产效率、降低能耗、确保产品质量和增强企业竞争力。本文将详细探讨工业自动化系统设计的原则、方法和实践,以期为相关从业人员提供有...

关键字: 工业自动化 设备 系统
关闭
关闭