Linux字符设备知识点/*嵌入式学习*/

ygamodugky

　　依旧不喜欢用作业本做嵌入式的学习笔记，倒是用电脑写起来有点感觉。

　　1、cdev结构体
　　

struct cdev{
struct kobject kobj;  /*内嵌的kobject对象*/
struct module *owner;
struct file_operations *ops;
struct list_head list;
dev_t dev;   /*设备号*/
unsigned int count;
}


　　
　　2、分配和释放设备号

int register_chrev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name);   /*分配指定的设备号*/
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev,unsigned baseminor, unsigned count, const char *name); /*由系统分配一个动态设备号*/
void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);  /*释放设备号*/


　　3、 file_operations 结构体 cdev常用
　　

struct file_operations{
struct module *owner;
loff_t(*llseek)(struct file *, loff_t, int);  /*用来修改文件当前的读写位置*/
ssize_t(*read)(struct file *,char __user *, size_t, loff_t *); /*从设备中同步读数据*/
unsigned int(*poll)(struct file *, struct poll_table_struct*); /*轮询函数*/
int(*ioctl)(struct inode *,struct file *, unsigned int,unsigned long);/*ioctl 函数*/
int (*mmap)(struct inode *, struct file*); /*用于请求将设备内存映射到进程地址空间*/
int (*open)(struct inode *, struct file*);
int(*release)(struct inode *, struct file*);
int (*fasync)(int ,struct file *, int); /*通知设备FASYNC标志位发生变化*/
}


　　
　　4、中断屏蔽
　　

local_irq_diable() /*屏蔽中断*/
critical section /*临界区*/
local_irq_enable() /*开中断*/


　　
　　 由于Linux的异步I/O、进程调度等很多重要操作都依赖于中断，中断对于内核的运行非常重要，
　　在屏蔽中断期间所有的中断都无法得到处理，因此长时间屏蔽只能中断是很危险的，这就要求屏蔽
　　了中断之后，当前的内核执行路径应当尽快地执行完临界区的代码。它适宜和自旋锁联合使用。
　　5、整型原子操作
　　

void atomic_set(atomic_t *v, int i); /*设置原子变量的值为i*/
atomic_t v = AROMIC_INIT(0);  /*定义原子变量v 并初始化为0*/
atomic_read(atomic_t *v); /*返回原子变量的值*/
void atomic_add(int i, atomic_t *v); //原子变量加i
void atomic_dec(int i, atomic_t *v); //原子变量减i
void atomic_inc(atomic_t *v);  //原子变量增加1
void atomic_dec(atomic_t *v); //原子变量减少1
操作测试
int atomic_inc_and_test(atomic_t *v);
int atomic_dec_and_test(atomic_t *v);
int atomic_sub_and_test(int i, atomic_t *v);


　　
　　

　　6、位原子操作
　　

void set_bit(nr, void *addr); //设置位
void clear_bit(nr, void *addr);  //清除位
void change_bit(nv, void *addr);  //改变位
test_bit(nr, void *addr);  //测试位


　　
　　

　　7、自旋锁 : 自旋锁（spin lock）是一种典型的对临界资源进行互斥访问的手段。
　　

    spinlock_t lock;  //定义自旋锁
spin_lock_init(lock);   //初始化自旋锁
spin_lock(lock);    //获得自旋锁，能够获得锁，则马上返回，否则自旋等待持有者释放锁
spin_trylock(lock);   // 获得自旋锁，能够获得锁，返回为真，否则立即返回为假，不自旋等待
spin_unlock(lock)   //释放自旋锁
/*自旋锁一般使用方式*/
spinlock_t lock;
spin_lock_init(&lock);
spin_lock (&lock); /*获取自旋锁，保护临界区*/
. . .  . /*临界区*/
spin_unlock (&lock);  //解锁


　　
　　尽管用了自旋锁可以保证临界区不受别的cpu和本cpu内的抢占进程打扰，但是得到锁的代码路径
　　在执行临界区的时候，还可能收到中断的底半部的影响。
　　1) 自旋锁实际上是一个忙等待
　　2）自旋锁可能导致系统死锁
　　3）自旋锁锁定器件不能调用可能引起进程调度的函数，如copy_from_user(), copy_to_user(), kmalloc(), msleep()等。
　　

　　7.1、读写自旋锁 ： 自旋锁的衍生锁读写自旋锁(rwlock)可允许读的并发。
　　7.2、顺序锁 ： 是对读写锁的一种优化，读执行单元绝对不会被写执行单元阻塞。
　　7.3、读-拷贝-更新 RCU (read copy update)
　　

　　8、信号量
　　

struct semaphore sem;  //定义信号量
void sema_init(struct semaphore *sem, int val);   //初始化信号量
void down(struct semaphore * sem);   //获得信号量,会导致睡眠，因此不能在中断上下文使用
int down_interruptible(struct semaphore *sem);//进入睡眠的进程可以被信号打断，而down()不会
int trylock(struct semaphore *sem);   //尝试获得sem，如果获得立刻返回0，否则返回非0，不导致睡眠，
可以在中断的上下文使用
void up(struct semaphore * sem);  //释放信号量
/*信号量的一般使用*/
DECLARE_MUTEX(mount_sem);  //定义并初始化信号量的宏定义
down(&mount_sem); //获取信号量，保护临界区
. . . .. .
critical section //临界区
. . . . .
up(&mount_sem); //释放信号量