Linux驱动开发常用函数?

八股文_Linux驱动 0 13

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在Linux驱动开发中，常用的函数主要涉及设备的注册、内存管理、同步、I/O操作等。以下是一些常用的函数类别及具体示例：

设备注册相关函数：
- register_chrdev() / unregister_chrdev()：用于注册和注销字符设备。
- register_device() / unregister_device()：用于注册和注销设备。
- device_create() / device_destroy()：用于创建和销毁设备文件。
- platform_driver_register() / platform_driver_unregister()：用于注册和注销平台驱动。
- i2c_add_driver() / i2c_del_driver()：用于注册和注销I2C设备驱动。
- spi_register_driver() / spi_unregister_driver()：用于注册和注销SPI设备驱动。
内存管理相关函数：
- kmalloc() / kfree()：用于内存的动态分配和释放。
- devm_kzalloc() / devm_kfree()：内核资源管理的内存分配和释放，分配的内存会自动管理。
- ioremap() / iounmap()：用于将物理地址映射到内核虚拟地址。
- vmalloc() / vfree()：用于大块内存的动态分配和释放。
同步相关函数：
- spin_lock() / spin_unlock()：用于自旋锁的获取与释放，通常用于保护共享数据。
- mutex_lock() / mutex_unlock()：用于互斥锁的获取与释放，用于保护资源。
- semaphore_init() / down() / up()：用于信号量的初始化和操作，用于进程同步。
- wait_for_completion() / complete()：用于等待和触发操作完成的同步机制。
I/O相关函数：
- readl() / writel()：用于读取和写入内存映射的硬件寄存器（通常是IO设备）。
- ioread8() / iowrite8()：对单字节I/O进行读写操作。
- request_irq() / free_irq()：用于注册和释放中断处理程序。
- request_mem_region() / release_mem_region()：用于申请和释放物理内存区域。
文件操作相关函数：
- open() / close()：用于打开和关闭设备文件。
- read() / write()：用于读取和写入设备数据。
- ioctl()：用于执行设备控制操作（IO控制）。
- mmap()：用于内存映射文件或设备。
调试相关函数：
- printk()：内核日志输出，用于打印调试信息。
- dev_dbg()：调试输出，适用于设备驱动中的详细调试信息。
- pr_info() / pr_err() / pr_warning()：不同级别的日志输出函数。
设备操作相关函数：
- set_drvdata() / get_drvdata()：用于存取与设备相关的驱动数据。
- platform_get_resource()：用于获取平台设备的资源信息（如内存地址、I/O端口等）。
内核时间相关函数：
- jiffies：内核定时器的全局变量。
- msleep()：用于延时指定毫秒数。
- udelay()：用于微秒级别的延时。

详细讲解与拓展

设备注册相关函数：
- register_chrdev() / unregister_chrdev()：这两个函数用于注册和注销字符设备。register_chrdev()将字符设备的操作函数（如open、read、write等）与设备号进行绑定。
  示例：
```
int major = register_chrdev(0, "my_device", &fops);
if (major < 0) {
 printk(KERN_ERR "Failed to register character device\n");
 return major;
}
```
  C

device_create() / device_destroy()：这些函数用于创建和销毁设备文件。在设备与驱动绑定后，可以通过device_create()在/dev目录下创建相应的设备文件。
示例：

“`c
device_create(my_class, NULL, dev_number, NULL, "my_device");
“`

内存管理相关函数：
- kmalloc()：分配内存空间，通常用于较小的内存分配。kmalloc()会返回指向分配内存区域的指针。
  示例：
```
void *buf = kmalloc(sizeof(struct my_struct), GFP_KERNEL);
if (!buf) {
 printk(KERN_ERR "Failed to allocate memory\n");
 return -ENOMEM;
}
```
  C

ioremap()：用于将设备的物理地址映射到内核的虚拟地址空间。设备寄存器通常是通过内存映射I/O进行访问。
示例：

“`c
void __iomem *virt_addr = ioremap(phys_addr, size);
if (!virt_addr) {
printk(KERN_ERR "Failed to remap physical memory\n");
return -ENOMEM;
}
“`

同步相关函数：
- spin_lock() / spin_unlock()：自旋锁通常用于保护数据的并发访问。在多核处理器中，自旋锁比互斥锁更加高效，因为它避免了线程上下文切换。
  示例：
```
spin_lock(&my_lock);
// 保护的共享资源
spin_unlock(&my_lock);
```
  C

mutex_lock() / mutex_unlock()：互斥锁适用于更长时间的临界区，在获取锁期间会让出CPU控制权。
示例：

“`c
mutex_lock(&my_mutex);
// 保护的资源
mutex_unlock(&my_mutex);
“`

I/O相关函数：
- readl() / writel()：这两个函数用于读取和写入内存映射的硬件寄存器。它们通常用于访问设备的I/O端口或寄存器。
  示例：
```
unsigned int value = readl(virt_addr);
writel(value, virt_addr);
```
  C
调试相关函数：
- printk()：内核中的printk()函数用于输出调试信息。它的用法和printf()类似，但它会将信息打印到内核日志中。
  示例：
```
printk(KERN_INFO "This is an info log\n");
```
  C

总结

Linux驱动开发中常用的函数涉及设备注册、内存管理、同步、I/O操作、文件操作、调试等多个方面。根据具体的需求，开发者可以选择合适的函数来实现不同的功能。掌握这些常用函数，有助于开发高效、稳定的Linux设备驱动。

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