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1、Linux 操作系统 U 盘驱动设计分析报告学 院 计算机工程学院专 业 计算机科学与技术年级班别 09 计算机科学与技术 2 班学 号 2009404010222学生姓名 指导教师 李 永2012 年 06 月 14JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY目录1.1 实验目的 .11.2 实验环境 .11.3 实验原理 .11.3.1 设备驱动和文件系统的关系 .11.3.2 Linux 驱动程序的基本原理 .21.3.3 USB 骨架驱动程序 .21.4 实验说明： .61.4.1 驱动过程 .61.4.2 U 盘驱动配置 .61.5 实验过程： .71.5.1 查
2、看内核源码 .71.5.2 配置与编译 2.6.16 版本内核 .71.5.3 获取、配置目标 U 盘出厂信息 .81.5.4 U 盘驱动模块的注册与注销 .91.5.5 修改 Makefile 文件 .101.5.6 Make 产生 myUSBDriver.ko 驱动文件 .121.5.7 安装 myUSBDriver.ko U 盘驱动模块 .141.5.8 实现驱动 myUSBDriver 绑定到我们的 U 盘 .141.5.9 卸载、注销 myUSBDriver 驱动 .151.5.10 实现自动加载 myUSBDriver 驱动模块 .161.6 实验总结： .1711.1实验目的实现
3、在 Linux 下对硬件设备 Kingston U 盘的驱动；1.2实验环境Linux 系统：Red Hat Enterprise Linux 5内核：2.6.18-53.el5(系统内核版本 )、2.6.16(编写 USB 驱动内核版本)1.3 实验原理1.3.1 设备驱动和文件系统的关系图 1 显示了 Linux 内核的体系结构， 从图中可以看出应用程序是通过文件子系统来访问底层设备的。一个物理设备，在文件系统中对应一个或多个逻辑结点，设备文件的属性由三部分信息组成：文件的类型(c/b)、主设备号、次设备号，其中设备类型和主设备号结合在一起唯一地确定了设备文件的驱动程序及其界面， 而次设备
4、号则说明目标设备是同类设备中的第几个。21.3.2 Linux 驱动程序的基本原理Linux 下开发设备驱动程序的原理较之 Windows 系统来说结构简单层次清楚。挂在 Linux 上的每个设备都被描述为设备驱动程序文件， 一些与设备有关的设备参数文件被保存在/dev 目录下。用户自己提供或编写设备驱动时，也需要在/dev目录下有一个设备文件。设备驱动程序可以分为三个主要组成部分：自动配置和初始化子程序；服务于 I/O 请求的子程序；中断服务子程序。骨架关系如图 2：1.3.3 USB 骨架驱动程序USB 驱动的注册Linux USB 驱动程序需要做的第一件事情就是在 Linux USB 子
5、系统里注册，并提供一些相关信息，例如这个驱动程序支持那种设备。注册时会通过初始化函数发送一个命令给 usb_register。(1) 当 USB 设备插入时，为了使 linux_hotplug（Linux 中 PCI、USB 等设备热插拔支持）系统自动装载驱动程序，就需要创建一个MODULE_DEVICE_TABLE,代码如下：static struct usb_device_id skel_table = 3 USB_DEVICE(USB_SKEL_VENDOR_ID, USB_SKEL_PRODUCT_ID) , /* Terminating entry */ ; MODULE_DEVIC
6、E_TABLE (usb, skel_table);USB_DEVICE 宏，利用厂商 ID 和产品 ID 为我们提供了一个设备的唯一标识。 当系统插入一个 ID 匹配的 USB 设备到 USB 总线时，驱动会在 USB core中注册，驱动程序中 probe 函数也就会被调用。USB_DEVICE 结构指针、接口号和接口 ID 都会被传递到函数中。驱动程序需要确认插入的设备是否可以被接受， 如果不接受，或者在初始化的过程中发生任何错误，probe 函数返回一个 NULL 值，否则返回一个含有设备驱动程序状态的指针，通过这个指针，就可以访问所有结构中的回调函数。 当被支持的设备从系统插入或拔出
7、时，会有哪些动作，所有这些信息都传送到 USB 子系统中。在 USB 骨架程序中可以这样来完成：static struct usb_driver skel_driver = name: skeleton, probe: skel_probe, disconnect: skel_disconnect, fops: &skel_fops, minor: USB_SKEL_MINOR_BASE, id_table: skel_table, ;变量 name 是一个字符串，它对驱动程序进行描述；probe 和 disconnect 是4函数指针， 当设备与在 id_table 中变量信息匹配时，此函数
8、被调用；fops 和 minor 变量是可选的。大多数 USB 驱动程序钩住另外一个驱动系统，例如SCSI、网络或 tty 子系统。这些驱动程序在其他驱动系统中注册，同时任何用户空间的交互操作通过那些接口提供，比如把 SCSI 设备驱动作为 USB 驱动所钩住的另外一个驱动系统，那么我们对 USB 设备的 read、write 等操作，就相应按SCSI 设备的 read、write 函数进行访问。(2) USB 驱动的注销USB 驱动从系统卸载驱动程序时， 需要注销 USB 子系统，即需要usb_unregister 函数处理： static void_exit usb_skel_exit(v
9、oid) /* deregister this driver with the USB subsystem */ usb_deregister( module_exit(usb_skel_exit);(3) 注册 devfs在骨架驱动程序里，最后一点是要注册 devfs。创建一个缓冲区来保存那些被发送给 USB 设备的数据和那些从设备上接受的数据，同时 USB urb 被初始化，并且在 devfs 子系统中注册设备， 允许 devfs 用户访问设备。 注册过程如下：/* initialize the devfs node for this device and register it */ s
10、printf(name, skel%d, skel-minor); skel-devfs = devfs_register (usb_devfs_handle, name, DEVFS_FL_DEFAULT, USB_MAJOR, USB_SKEL_MINOR_BASE + skel-minor, 5S_IFCHR | S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH, 如果 devfs_register 函数失败， devfs 子系统会将此情况报告给用户。当然最后，如果设备从 USB 总线拔掉，设备指针会调用 disconnect 函数。驱动程序就需要清除那些被分配了的所有私有数据、 关闭 urbs， 并且从 devfs 上注销自己。devfs_unregister(skel-devfs);现在，skeleton 驱动就已经和设备绑定上了，任何用户态程序要操作此设备都可以通过 file_operations 结构所定义的函数进行了。
