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ARM-Linux驱动--MTD驱动分析(二)

作者： 时间：2016-11-20 来源：网络 收藏
主机：Gentoo Linux 11.2 with linux kernel 3.0.6

硬件平台：FL2440（S3C2440）with linux kernel 2.6.35

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/201611/319013.htm

1、mtd_notifier结构体

  1. //MTD设备通知结构体
  2. structmtd_notifier{
  3. void(*add)(structmtd_info*mtd);//加入MTD原始/字符/块设备时执行
  4. void(*remove)(structmtd_info*mtd);//移除MTD原始/字符/块设备时执行
  5. structlist_headlist;//list是双向链表，定义在include/linux/list.h
  6. };
而struct list_head定义在/include/linux/list.h中，内核中其宏定义和函数如下

INIT_LIST_HEAD(ptr) 初始化ptr节点为表头，将前趋与后继都指向自己。
LIST_HEAD(name) 声明并初始化双向循环链表name。

static inline void __list_add(struct list_head *new, struct list_head *prev, struct list_head *next)
向链表中在prev与next之间插入元素new
static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)
在链表中头节点后插入元素new，调用__list_add()实现。
static inline void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head)
在链表末尾插入元素new，调用__list_add()实现。

static inline void __list_del(struct list_head * prev, struct list_head * next)
删除链表中prev与next之间的元素。
static inline void list_del(struct list_head *entry)
删除链表中的元素entry。

static inline void list_del_init(struct list_head *entry)
从链表中删除元素entry,并将其初始化为新的链表。
static inline void list_move(struct list_head *list, struct list_head *head)
从链表中删除list元素，并将其加入head链表。
static inline void list_move_tail(struct list_head *list, struct list_head *head)
把list移动到链表末尾。

static inline int list_empty(const struct list_head *head)
测试链表是否为空。

static inline void __list_splice(struct list_head *list, struct list_head *head)
将链表list与head合并。
static inline void list_splice(struct list_head *list, struct list_head *head)
在list不为空的情况下，调用__list_splice()实现list与head的合并。
static inline void list_splice_init(struct list_head *list, struct list_head *head)
将两链表合并，并将list初始化。

list_entry(ptr, type, member)
list_entry的定义是怎么回事？
a. list_entry的定义在内核源文件include/linux/list.h中：
#define list_entry(ptr, type, member)
((type *)((char *)(ptr)-(unsigned long)(&((type *)0)->member)))
b. 其功能是根据list_head型指针ptr换算成其宿主结构的起始地址，该宿主结构是type型的，而ptr在其宿主结构中定义为member成员。

2、add_mtd_device函数

  1. /**
  2. *add_mtd_device-registeranMTDdevice
  3. *@mtd:pointertonewMTDdeviceinfostructure
  4. *
  5. *AddadevicetothelistofMTDdevicespresentinthesystem,and
  6. *notifyeachcurrentlyactiveMTDuserofitsarrival.Returns
  7. *zeroonsuccessor1onfailure,whichcurrentlywillonlyhappen
  8. *ifthereisinsufficientmemoryorasysfserror.
  9. */
  10. //添加MTD设备函数，将MTD设备加入MTD设备链表，并通知所有的MTDuser该MTD设备。返回0表示成功，返回1表示出错（内存不足或文件系统错误）
  11. intadd_mtd_device(structmtd_info*mtd)
  12. {
  13. structmtd_notifier*not;//定义一个MTD设备通知器
  14. inti,error;
  16. //下面是设置mtd_info结构体信息
  17. if(!mtd->backing_dev_info){
  18. switch(mtd->type){
  19. caseMTD_RAM://MTD_RAM定义在include/mtd/mtd-abi.h
  20. mtd->backing_dev_info=&mtd_bdi_rw_mappable;
  21. break;
  22. caseMTD_ROM:
  23. mtd->backing_dev_info=&mtd_bdi_ro_mappable;
  24. break;
  25. default:
  26. mtd->backing_dev_info=&mtd_bdi_unmappable;
  27. break;
  28. }
  29. }
  31. BUG_ON(mtd->writesize==0);
  32. mutex_lock(&mtd_table_mutex);//给操作mtd_table加锁
  34. do{
  35. if(!idr_pre_get(&mtd_idr,GFP_KERNEL))//为mtd_idr分配内存
  36. gotofail_locked;
  37. error=idr_get_new(&mtd_idr,mtd,&i);//将id号和mtd_idr关联
  38. }while(error==-EAGAIN);
  40. if(error)
  41. gotofail_locked;
  43. mtd->index=i;
  44. mtd->usecount=0;
  46. if(is_power_of_2(mtd->erasesize))
  47. mtd->erasesize_shift=ffs(mtd->erasesize)-1;
  48. else
  49. mtd->erasesize_shift=0;
  51. if(is_power_of_2(mtd->writesize))
  52. mtd->writesize_shift=ffs(mtd->writesize)-1;
  53. else
  54. mtd->writesize_shift=0;
  56. mtd->erasesize_mask=(1< erasesize_shift)-1;
  57. mtd->writesize_mask=(1< writesize_shift)-1;
  59. /*Somechipsalwayspoweruplocked.Unlockthemnow*/
  60. if((mtd->flags&MTD_WRITEABLE)
  61. &&(mtd->flags&MTD_POWERUP_LOCK)&&mtd->unlock){
  62. if(mtd->unlock(mtd,0,mtd->size))
  63. printk(KERN_WARNING
  64. "%s:unlockfailed,writesmaynotworkn",
  65. mtd->name);
  66. }
  68. /*Callershouldhavesetdev.parenttomatchthe
  69. *physicaldevice.
  70. */
  71. mtd->dev.type=&mtd_devtype;
  72. mtd->dev.class=&mtd_class;
  73. mtd->dev.devt=MTD_DEVT(i);
  74. //设置mtd设备名
  75. dev_set_name(&mtd->dev,"mtd%d",i);
  76. //设置mtd设备信息mtd_info
  77. dev_set_drvdata(&mtd->dev,mtd);
  79. //注册设备
  80. if(device_register(&mtd->dev)!=0)
  81. gotofail_added;
  83. //创建设备
  84. if(MTD_DEVT(i))
  85. device_create(&mtd_class,mtd->dev.parent,
  86. MTD_DEVT(i)+1,
  87. NULL,"mtd%dro",i);
  89. DEBUG(0,"mtd:Givingoutdevice%dto%sn",i,mtd->name);
  90. /*Noneedtogetarefcountonthemodulecontaining
  91. thenotifier,sinceweholdthemtd_table_mutex*/
  92. //遍历list链表将每个mtd_notifier执行add()函数，对新加入的mtd设备操作，通知所有的MTDuser新的MTD设备的到来
  93. list_for_each_entry(not,&mtd_notifiers,list)
  94. not->add(mtd);
  96. //解锁信号量
  97. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  98. /*We_know_wearentbeingremoved,because
  99. ourcallerisstillholdingushere.Sonone
  100. ofthistry_nonsense,andnobitchingaboutit
  101. either.:)*/
  102. __module_get(THIS_MODULE);
  103. return0;
  105. fail_added:
  106. idr_remove(&mtd_idr,i);
  107. fail_locked:
  108. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  109. return1;
  110. }

其中用到的IDR机制如下：

(1)获得idr
要在代码中使用idr，首先要包括 。接下来，我们要在代码中分配idr结构体，并初始化：
void idr_init(struct idr *idp);
其中idr定义如下：
struct idr {
struct idr_layer *top;
struct idr_layer *id_free;
int layers;
int id_free_cnt;
spinlock_t lock;
};
/* idr是idr机制的核心结构体 */
(2)为idr分配内存
int idr_pre_get(struct idr *idp, unsigned int gfp_mask);
每次通过idr获得ID号之前，需要先分配内存。
返回0表示错误，非零值代表正常
(3)分配ID号并将ID号和指针关联
int idr_get_new(struct idr *idp, void *ptr, int *id);
int idr_get_new_above(struct idr *idp, void *ptr, int start_id, int *id);
idp: 之前通过idr_init初始化的idr指针
id: 由内核自动分配的ID号
ptr: 和ID号相关联的指针
start_id: 起始ID号。内核在分配ID号时，会从start_id开始。如果为I2C节点分配ID号，可以将设备地址作为start_id
函数调用正常返回0，如果没有ID可以分配，则返回-ENOSPC
在实际中，上述函数常常采用如下方式使用：
again:
if (idr_pre_get(&my_idr, GFP_KERNEL) == 0) {
/* No memory, give up entirely */
}
spin_lock(&my_lock);
result = idr_get_new(&my_idr, &target, &id);
if (result == -EAGAIN) {
sigh();
spin_unlock(&my_lock);
goto again;
}
(4)通过ID号搜索对应的指针
void *idr_find(struct idr *idp, int id);
返回值是和给定id相关联的指针，如果没有，则返回NULL
(5)删除ID
要删除一个ID，使用：
void idr_remove(struct idr *idp, int id);
通过上面这些方法，内核代码可以为子设备，inode生成对应的ID号。这些函数都定义在lib/idr.c中

3、del_mtd_device函数

  1. /**
  2. *del_mtd_device-unregisteranMTDdevice
  3. *@mtd:pointertoMTDdeviceinfostructure
  4. *
  5. *RemoveadevicefromthelistofMTDdevicespresentinthesystem,
  6. *andnotifyeachcurrentlyactiveMTDuserofitsdeparture.
  7. *Returnszeroonsuccessor1onfailure,whichcurrentlywillhappen
  8. *iftherequesteddevicedoesnotappeartobepresentinthelist.
  9. */
  10. //删除mtd设备函数。
  11. //从MTD设备的链表中移除该MTD设备信息，并通知系统中所有的MTDuser该MTD设备的移除。
  12. //返回0表示成功，返回1表示出错（该设备信息不存在设备链表中）
  13. intdel_mtd_device(structmtd_info*mtd)
  14. {
  15. intret;
  16. structmtd_notifier*not;//定义一个mtd_notifier指针
  18. mutex_lock(&mtd_table_mutex);
  20. if(idr_find(&mtd_idr,mtd->index)!=mtd){
  21. ret=-ENODEV;
  22. gotoout_error;
  23. }
  25. /*Noneedtogetarefcountonthemodulecontaining
  26. thenotifier,sinceweholdthemtd_table_mutex*/
  27. //遍历list链表，并使每个mtd_notifier执行remove函数，通知每个MTDuser该设备的移除
  28. list_for_each_entry(not,&mtd_notifiers,list)
  29. not->remove(mtd);
  31. if(mtd->usecount){
  32. printk(KERN_NOTICE"RemovingMTDdevice#%d(%s)withusecount%dn",
  33. mtd->index,mtd->name,mtd->usecount);
  34. ret=-EBUSY;
  35. }else{
  36. device_unregister(&mtd->dev);//移除MTD设备
  38. idr_remove(&mtd_idr,mtd->index);//移除mtd的id号并释放已分配的内存
  40. module_put(THIS_MODULE);
  41. ret=0;
  42. }
  44. out_error:
  45. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  46. returnret;
  47. }

4、register_mtd_user函数

  1. /**
  2. *register_mtd_user-registerauserofMTDdevices.
  3. *@new:pointertonotifierinfostructure
  4. *
  5. *Registersapairofcallbacksfunctiontobecalleduponaddition
  6. *orremovalofMTDdevices.Causestheaddcallbacktobeimmediately
  7. *invokedforeachMTDdevicecurrentlypresentinthesystem.
  8. */
  9. //MTD原始设备使用者注册MTD设备（具体的字符设备或块设备）
  10. //参数是新的mtd通知器，将其加入mtd_notifiers队列，然后
  11. voidregister_mtd_user(structmtd_notifier*new)
  12. {
  13. structmtd_info*mtd;
  15. mutex_lock(&mtd_table_mutex);
  17. //将new->list头插mtd_notifiers入链表
  18. list_add(&new->list,&mtd_notifiers);
  20. __module_get(THIS_MODULE);
  22. //对每个MTD原始设备执行add函数
  23. mtd_for_each_device(mtd)
  24. new->add(mtd);
  26. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  27. }

5、unregister_mtd_user函数

  1. /**
  2. *unregister_mtd_user-unregisterauserofMTDdevices.
  3. *@old:pointertonotifierinfostructure
  4. *
  5. *Removesacallbackfunctionpairfromthelistofuserstobe
  6. *notifieduponadditionorremovalofMTDdevices.Causesthe
  7. *removecallbacktobeimmediatelyinvokedforeachMTDdevice
  8. *currentlypresentinthesystem.
  9. */
  10. //删除MTD设备。
  11. //通知所有该MTD原始设备的MTD设备执行remove()函数，将被删除的MTD设备的通知器从mtd_notifier队列中删除
  12. intunregister_mtd_user(structmtd_notifier*old)
  13. {
  14. structmtd_info*mtd;
  16. mutex_lock(&mtd_table_mutex);
  18. module_put(THIS_MODULE);
  20. //通知所有该MTD原始设备的MTD设备执行remove()函数
  21. mtd_for_each_device(mtd)
  22. old->remove(mtd);
  24. //将被删除的MTD设备的通知器从mtd_notifier队列中删除
  25. list_del(&old->list);
  26. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  27. return0;
  28. }

6、获取MTD设备的操作指针，只是参数不同，一个是按照设备地址，另一个是安装设备的名称来获取MTD设备的操作地址

struct mtd_info *get_mtd_device(struct mtd_info *mtd, int num)

struct mtd_info *get_mtd_device_nm(const char *name)

下面现分析第一个函数

  1. /**
  2. *get_mtd_device-obtainavalidatedhandleforanMTDdevice
  3. *@mtd:lastknownaddressoftherequiredMTDdevice
  4. *@num:internaldevicenumberoftherequiredMTDdevice
  5. *
  6. *GivenanumberandNULLaddress,returnthenumthentryinthedevice
  7. *table,ifany.Givenanaddressandnum==-1,searchthedevicetable
  8. *foradevicewiththataddressandreturnifitsstillpresent.Given
  9. *both,returnthenumthdriveronlyifitsaddressmatches.Return
  10. *errorcodeifnot.
  11. */
  12. //根据设备地址来获取MTD设备的操作地址
  13. structmtd_info*get_mtd_device(structmtd_info*mtd,intnum)
  14. {
  15. structmtd_info*ret=NULL,*other;
  16. interr=-ENODEV;
  18. //给mtd_table加锁，以便互斥访问
  19. mutex_lock(&mtd_table_mutex);
  21. if(num==-1){//num=-1&&链表不空，则返回mtd的地址
  22. mtd_for_each_device(other){
  23. if(other==mtd){
  24. ret=mtd;
  25. break;
  26. }
  27. }
  28. }elseif(num>=0){//num>=0，查找第num个设备，若不空，返回地址，若为空，返回NULL
  29. ret=idr_find(&mtd_idr,num);
  30. if(mtd&&mtd!=ret)
  31. ret=NULL;
  32. }
  34. if(!ret){
  35. ret=ERR_PTR(err);
  36. gotoout;
  37. }
  39. err=__get_mtd_device(ret);
  40. //错误处理
  41. if(err)
  42. ret=ERR_PTR(err);
  43. out:
  44. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);//解锁互斥信号量
  45. returnret;
  46. }
  49. int__get_mtd_device(structmtd_info*mtd)
  50. {
  51. interr;
  53. if(!try_module_get(mtd->owner))
  54. return-ENODEV;
  56. if(mtd->get_device){
  58. err=mtd->get_device(mtd);
  60. if(err){
  61. module_put(mtd->owner);
  62. returnerr;
  63. }
  64. }
  65. mtd->usecount++;//增加该MTD原始设备的使用者计数器
  66. return0;
  67. }

第二个函数
  1. /**
  2. *get_mtd_device_nm-obtainavalidatedhandleforanMTDdeviceby
  3. *devicename
  4. *@name:MTDdevicenametoopen
  5. *
  6. *ThisfunctionreturnsMTDdevicedescriptionstructureincaseof
  7. *successandanerrorcodeincaseoffailure.
  8. */
  9. //通过设备名来获得相应的MTD原始设备的操作地址
  10. //该函数和上面的函数类似，不过就是通过循环比较MTD设备的name字段来返回
  11. structmtd_info*get_mtd_device_nm(constchar*name)
  12. {
  13. interr=-ENODEV;
  14. structmtd_info*mtd=NULL,*other;
  16. mutex_lock(&mtd_table_mutex);
  18. mtd_for_each_device(other){
  19. if(!strcmp(name,other->name)){
  20. mtd=other;
  21. break;
  22. }
  23. }
  25. if(!mtd)
  26. gotoout_unlock;
  28. if(!try_module_get(mtd->owner))
  29. gotoout_unlock;
  31. if(mtd->get_device){
  32. err=mtd->get_device(mtd);
  33. if(err)
  34. gotoout_put;
  35. }
  37. mtd->usecount++;
  38. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  39. returnmtd;
  41. out_put:
  42. module_put(mtd->owner);
  43. out_unlock:
  44. mutex_unlock(&mtd_table_mutex);
  45. returnERR_PTR(err);
  46. }

关键词：ARM-Linux驱动MTD驱动分

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