从用户空间访问平台设备

Question

从一般的角度来看，我试图弄清楚如何从用户空间访问平台设备。更具体地说，我有一个 EMIF 控制器和 SoC，我已将其添加到我的设备树中，我相信它已正确绑定到预先编写的 EMIF 平台设备驱动程序。现在我想弄清楚如何从用户空间应用程序访问这个 EMIF 设备。我遇到了几个不同的主题，这些主题似乎与这个问题有一些联系，但我不太清楚它们之间的关系。

1) 据我所知，似乎大多数 I/O 是通过使用由mknod() 创建的设备节点完成的，我是否需要创建一个设备节点才能访问此设备？

2) 我读过一些关于编写内核模块（字符？块？）的帖子，该模块可以与用户空间和平台设备驱动程序交互，并将其用作中介。

3) 我已经了解了使用mmap() 将我的平台设备的内存映射到我的虚拟内存空间的可能性。这可能吗？

4) 好像是在实例化EMIF驱动的时候，调用了probe()函数。用户空间应用程序会在驱动程序中调用哪些函数？

Answer 1

目前尚不完全清楚您需要做什么（我应该提醒您，我没有使用 EMIF 或专门使用“平台设备”的经验），但这里有一些概述可以帮助您入门：

1. 是的，提供对设备的访问权限的常用方法是通过设备节点。通常这种访问是由字符设备驱动程序提供的，除非有一些更具体的方式来提供它。大多数情况下，如果应用程序“直接”与您的驱动程序对话，它就是一个字符设备。大多数其他类型的设备用于与其他内核子系统的接口：例如，块设备通常用于提供从文件系统驱动程序（例如）到底层磁盘驱动器的访问；网络驱动程序提供从内核 TCP/IP 堆栈等对网络的访问。

   您的驱动程序可以支持多种 char 设备方法或入口点，但最常见的是“读取”（即，如果用户空间程序打开您的设备并从中执行 read(2)）， “write”（类似于 write(2)）和“ioctl”（通常用于不会自然地陷入读取或写入的配置/管理任务）。请注意，mknod(2) 仅创建设备的用户空间端。内核中需要有相应的设备驱动程序（在 mknod 调用中给出的“主要设备号”将用户空间节点与驱动程序联系起来）。

   为了在文件系统中实际创建设备节点，如果您在设置设备时调用正确的内核函数，这可以自动化（即节点将自动显示在 /dev 中）。有一个特殊的守护进程从内核获取通知并通过执行 mknod(2) 系统调用来响应。

2. 内核模块只是一种创建驱动程序或其他内核扩展的动态可加载方式。它可以创建角色、块或网络设备（等），但静态链接模块也可以。功能上存在一些差异，主要是因为并非您可能想要使用的所有内核函数都“导出”到（即可见）动态加载的模块。

3. 可以支持将设备内存映射到用户虚拟内存空间。这将由另一个驱动程序入口点 (mmap) 实现。有关 char 驱动程序可以支持的所有入口点，请参见 struct file_operations。

4. 这在很大程度上取决于您：这取决于应用程序需要能够做什么。内核中有许多驱动程序不向用户空间提供直接功能，只为其他内核代码提供功能。至于“probe”，各种接口中定义了很多probe函数。在大多数情况下，这些由内核（或者可能由“更高级别的“类”驱动程序'）调用，以允许特定的驱动程序发现、识别和“声明”单个设备。它们（探测功能）通常与提供用户空间访问没有任何直接关系，但我很可能在特定界面中遗漏了一些东西。

Answer 2

您需要创建一个设备节点才能访问该设备。

当驱动程序找到匹配的设备时调用探测函数。

有关平台设备 API 的信息，以下文章可能会有用。

The platform device API Platform devices and device trees