针对相应设备定义描述该PCI设备的数据结构：
struct device_private { /*注册字符驱动和发现PCI设备的时候使用*/ struct pci_dev *my_pdev;// struct cdev my_cdev;// dev_t my_dev; atomic_t created; /* 用于获取PCI设备配置空间的基本信息 */ unsigned long mmio_addr; unsigned long regs_len; int irq;//中断号 /*用于保存分配给PCI设备的内存空间的信息*/ dma_addr_t rx_dma_addrp; dma_addr_t tx_dma_addrp; /*基本的同步手段*/ spinlock_t lock_send; spinlock_t lock_rev; /*保存内存空间转换后的地址信息*/ void __iomem *ioaddr; unsigned long virts_addr; int open_flag // 设备打开标记 ..... };
初始化设备模块：
static struct pci_driver my_pci_driver = { name: DRV_NAME, // 驱动的名字，一般是一个宏定义 id_table: my_pci_tbl, //包含了相关物理PCI设备的基本信息，vendorID，deviceID等 probe: pci_probe, //用于发现PCI设备 remove: __devexit_p(pci_remove), //PCI设备的移除 };
// my_pci_tbl 其实是一个 struct pci_device 结构，该结构可以有很多项，每一项代表一个设备
// 该结构可以包含很多项，每一项表明使用该结构的驱动支持的设备
// 注意：需要以一个空的项结尾，也就是：{0,}
static struct pci_device_id my_pci_tbl[] __initdata = { { vendor_id, device_id, PCI_ANY_ID, PCI_ANY_ID, 0, 0, 0}, { 0,} }; static int __init init_module(void) { int result; printk(KERN_INFO "my_pci_driver built on %s, %s\n",__DATE__,__TIME__); result = pci_register_driver(&my_pci_driver ); //注册设备驱动 if(result) return result; return 0; }
卸载设备模块：
static void __devexit my_pci_remove(struct pci_dev *pci_dev) { struct device_private *private; private= (struct device_private*)pci_get_drvdata(pci_dev); printk("FCswitch->irq = %d\n",private->irq); // register_w32 是封装的宏，便于直接操作 // #define register_w32 (reg, val32) iowrite32 ((val32), device_private->ioaddr + (reg)) // 这里的作用是关中断，硬件复位 register_w32(IntrMask,0x00000001); register_w32(Reg_reset,0x00000001); // 移除动态创建的设备号和设备 device_destroy(device_class, device->my_dev); class_destroy(device_class); cdev_del(&private->my_cdev); unregister_chrdev_region(priv->my_dev,1); //清理用于映射到用户空间的内存页面 for(private->virts_addr = (unsigned long)private->rx_buf_virts;private->virts_addr < (unsigned long)private->rx_buf_virts + BUF_SIZE;private->virts_addr += PAGE_SIZE) { ClearPageReserved(virt_to_page(FCswitch->virts_addr)); } ... // 释放分配的内存空间 pci_free_consistent(private->my_pdev, BUF_SIZE, private->rx_buf_virts, private->rx_dma_addrp); ... free_irq(private->irq, private); iounmap(private->ioaddr); pci_release_regions(pci_dev); kfree(private); pci_set_drvdata(pci_dev,NULL); pci_disable_device(pci_dev); }
// 总之模块卸载函数的职责就是释放一切分配过的资源，根据自己代码的需要进行具体的操作
PCI设备的探测（probe）：
static int __devinit pci_probe(struct pci_dev *pci_dev, const struct pci_device_id *pci_id) { unsigned long mmio_start; unsigned long mmio_end; unsigned long mmio_flags; unsigned long mmio_len; void __iomem *ioaddr1=NULL; struct device_private *private; int result; printk("probe function is running\n"); /* 启动PCI设备 */ if(pci_enable_device(pci_dev)) { printk(KERN_ERR "%s:cannot enable device\n",pci_name(pci_dev)); return -ENODEV; } printk( "enable device\n"); /* 在内核空间中动态申请内存 */ if((private= kmalloc(sizeof(struct device_private), GFP_KERNEL)) == NULL) { printk(KERN_ERR "pci_demo: out of memory\n"); return -ENOMEM; } memset(private, 0, sizeof(*private)); private->my_pdev = pci_dev; mmio_start = pci_resource_start(pci_dev, 0); mmio_end = pci_resource_end(pci_dev, 0); mmio_flags = pci_resource_flags(pci_dev, 0); mmio_len = pci_resource_len(pci_dev, 0); printk("mmio_start is 0x%0x\n",(unsigned int)mmio_start); printk("mmio_len is 0x%0x\n",(unsigned int)mmio_len); if(!(mmio_flags & IORESOURCE_MEM)) { printk(KERN_ERR "cannot find proper PCI device base address, aborting.\n"); result = -ENODEV; goto err_out; } /* 对PCI区进行标记 ，标记该区域已经分配出去*/ result = pci_request_regions(pci_dev, DEVICE_NAME); if(result) goto err_out; /* 设置成总线主DMA模式 */ pci_set_master(pci_dev); /*ioremap 重映射一个物理地址范围到处理器的虚拟地址空间, 使它对内核可用.*/ ioaddr1 = ioremap(mmio_start, mmio_len); if(ioaddr1 == NULL) { printk(KERN_ERR "%s:cannot remap mmio, aborting\n",pci_name(pci_dev)); result = -EIO; goto err_out; } printk("ioaddr1 = 0x%0x\n",(unsigned int)ioaddr1); private->ioaddr = ioaddr1; private->mmio_addr = mmio_start; private->regs_len = mmio_len; private->irq = pci_dev->irq; printk("irq is %d\n",pci_dev->irq); /* 初始化自旋锁 */ spin_lock_init(&private->lock_send); spin_lock_init(&private->lock_rev); if(my_register_chrdev(private)) //注：这里的注册字符设备，类似于前面的文章中介绍过的动态创建设备号和动态生成设备结点 { printk("chrdev register fail\n"); goto err_out; } //下面这两个函数根据具体的硬件来处理，主要就是内存分配、对硬件进行初始化设置等 device_init_buf(xx_device);//这个函数主要进行内存分配，内存映射，获取中断 device_hw_start(xx_device);//这个函数主要是往寄存器中写一些值，复位硬件，开中断，打开DMA等 //把设备指针地址放入PCI设备中的设备指针中，便于后面调用pci_get_drvdata pci_set_drvdata(pci_dev, FCswitch); return 0; err_out: printk("error process\n"); resource_cleanup_dev(FCswitch); //如果出现任何问题，释放已经分配了的资源 return result; }
// probe函数的作用就是启动pci设备，读取配置空间信息，进行相应的初始化
中断处理：
//中断处理，主要就是读取中断寄存器，然后调用中断处理函数来处理中断的下半部分，一般通过tasklet或者workqueue来实现
注意：由于使用request_irq 获得的中断是共享中断，因此在中断处理函数的上半部需要区分是不是该设备发出的中断，这就需要读取中断状态寄存器的值来判断，如果不是该设备发起的中断则 返回 IRQ_NONE
static irqreturn_t device_interrupt(int irq, void *dev_id) { ...
if( READ(IntMask) == 0x00000001)
{
return IRQ_NONE;
} WRITE(IntMask,0x00000001);
tasklet_schedule(&my_tasklet); // 需要先申明tasklet 并关联处理函数 ... return IRQ_HANDLED; } // 声明tasklet static void my_tasklet_process(unsigned long unused); DECLARE_TASKLET(my_tasklet, my_tasklet_process, (unsigned long)&private);//第三个参数为传递给my_tasklet_process 函数的参数
设备驱动的接口：
static struct file_operations device_fops = { owner: THIS_MODULE, open: device_open, //打开设备 ioctl: device_ioctl, //设备控制操作 mmap: device_mmap,//内存重映射操作 release: device_release,// 释放设备 };
打开设备：
open 方法提供给驱动来做任何的初始化来准备后续的操作. open 方法的原型是:
int (*open)(struct inode *inode, struct file *filp);
inode 参数有我们需要的信息,以它的 i_cdev 成员的形式, 里面包含我们之前建立的cdev 结构. 唯一的问题是通常我们不想要 cdev 结构本身, 我们需要的是包含 cdev 结构的 device_private 结构.
static int device_open(struct inode *inode, struct file *filp) { struct device_private *private; private= container_of(inode->i_cdev, struct device_private, my_cdev); filp->private_data = private; private->open_flag++; try_module_get(THIS_MODULE); ... return 0; }
释放设备：
release 方法的角色是 open 的反面，设备方法应当进行下面的任务:
• 释放 open 分配在 filp->private_data 中的任何东西
• 在最后的 close 关闭设备
static int FCswitch_release(struct inode *inode,struct file *filp) { struct device_private *private= filp->private_data; private->open_flag--; module_put(THIS_MODULE); printk("pci device close success\n"); return 0; }
设备控制操作：
PCI设备驱动程序可以通过device_fops 结构中的函数device_ioctl( )，向应用程序提供对硬件进行控制的接口。例如，通过它可以从I/O寄存器里读取一个数据，并传送到用户空间里。
static int device_ioctl(struct inode *inode,struct file *filp,unsigned int cmd,unsigned long arg) { int retval = 0; struct device_private *FCswitch = filp->private_data; switch (cmd) { case DMA_EN://DMA使能 device_w32(Dma_wr_en, arg); break; ... default: retval = -EINVAL; } return retval; }
内存映射：
static int device_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma) { int ret; struct device_private *private = filp->private_data; vma->vm_page_prot = PAGE_SHARED;//访问权限 vma->vm_pgoff = virt_to_phys(FCswitch->rx_buf_virts) >> PAGE_SHIFT;//偏移（页帧号） ret = remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_pgoff, (unsigned long)(vma->vm_end-vma->vm_start), vma->vm_page_prot); if(ret!=0) return -EAGAIN; return 0; }
对 remap_pfn_range()函数的说明：
remap_pfn_range（）函数的原型:
int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long virt_addr, unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot);
该函数的功能是创建页表。其中参数vma是内核根据用户的请求自己填写的，而参数addr表示内存映射开始处的虚拟地址，因此，该函数为addr~addr+size之间的虚拟地址构造页表。
另外，pfn（Page Fram Number）是虚拟地址应该映射到的物理地址的页面号，实际上就是物理地址右移PAGE_SHIFT位。如果PAGE_SHIFT为4kb，则 PAGE_SHIFT为12，因为PAGE_SHIFT等于1<<PAGE_SHIFT。最后一个参数prot是新页所要求的保护属性。
在驱动程序中，一般能使用remap_pfn_range（）映射内存中的保留页（如X86系统中的640KB~1MB区域）和设备I/O内存。因此，如 果想把kmalloc()申请的内存映射到用户空间，则可以通过SetPageReserved把相应的内存设置为保留后就可以。