学步园

Linux内核使用struct gendisk来描述块设备：
struct gendisk{
    int major;    //主设备号
    int first_minor;    //次设备号
    int minors;
    char disk_name[DISK_NAME_LEN];    //驱动名
    struct block_device_operations *fops;    
    struct request_queue *queue;    //请求队列
    ...... ...... ...... ...... ...... ......
    int node_id;
}
向内核注册块设备：
    void add_disk(struct gendisk *gd);
块设备所支持的操作：
struct block_device_operations{
    int (*open)(struct block_device *, fmode_t);
    int (*release)(struct gendisk *, fmode_t);
    int (*ioctl)(struct block_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);
    ...... ...... ...... ...... ...... ......
}
在Linux中，用struct request来表示等待处理的块设备I/O请求：
struct request{
    struct list_head queuelist;    //链表结构
    sector_t sector;    //要操作的首个扇区
    unsigned long nr_sectors;    //要操作的扇区数目
    struct bio *bio;    //请求的bio结构体链表
    struct bio *biotail;    //请求的bio结构体链表尾
    ...... ...... ...... ...... ..... ......
}
内核中操作请求队列的函数 ：
    struct request_queue *blk_init_queue(request_fn_proc *rfn, spinlock_t *lock); 
    初始化请求队列，一般在块设备驱动的模块加载函数中调用 。
    void blk_cleanup_queue(request_queue_t *q);
    清除请求队列，这个函数完成将请求队列返回给系统的任务，一般在块设备驱动模块卸载函数中调用 。
    struct request *elv_next_request(request_queue_t *queue);
    返回下一个要处理的请求（由I/O调度器决定），如果没有请求则返回NULL， 该函数不会清除请求，它仍然将这个请求保留在队列上。
    void blk_dequeue_request(struct request *req);
    从队列中删除一个请求。
 
 块设备驱动测试：
1.insmod simple-blk.ko    //加载块设备
2.ls /dev/simp_blkdev    //查看加载的设备
3.mkfs.ext3 /dev/simp_blkdev   //把simp_blkdev这个块设备格式化为ext3格式
4.mkdir -p /mnt/blk    //创建目录
5.mount /dev/simp_blkdev /mnt/blk    //挂载到这个新创建的目录
6.cp /etc/init.d/* /mnt/blk    //测试拷入
7.ls /mnt/blk    //查看拷入
8.umount /mnt/blk
9.ls /mnt/blk 

数据访问流程：
 

 __make_request函数用于制造一个请求，制造一个请求的元素是BIO：1个struct bio代表一次块设备I/O请求，IO调度器可将连续的bio合并成一个请求struct request：
struct bio{
    sector_t bi_sector;    //要访问的第一个扇区
    unsigned int bi_size;    //以字节为单位所需传输的数据大小
    struct bio_vec *bi_io_vec;    //实际的vec列表
    ...... ...... ...... ...... ......
}
struct bio_vec{
    struct page *bv_page;    //页指针
    unsigned int bv_len;    //传输的数据长度
    unsigned int bv_offset;    //偏移量
}
在__make_request函数中，使用了IO调度器，将多个bio的访问顺序进行了优化，调整，合并为一个request，然后提交给用户指定的函数处理。但是对于ramdisk,U盘，记忆棒之类的设备，并不存在磁盘所面临的寻道时间。因而对这样的块设备而言，IO调度器不但发挥不了作用，反而其本身将白白耗掉不少内存和CPU。这个问题的解决办法是：驱动自己实现request_queue所需要的make_request_fn函数，不使用__make_request;

实现make_request_fn：
    request_queue_t *blk_alloc_queue(int gfp_mask);
    分配“请求队列”，对于FLASH，RAM盘等完全随机访问的非机械设备，并不需要进行复杂的IO调度，这个时候应该使用上述函数分配一个请求队列。
    void blk_queue_make_request(request_queue_t *q, make_request_fn *mfn);
    绑定“请求队列”和“制造请求”函数。
 

LCD驱动程序设计： 
    FrameBuffer从本质上讲是图形设备的硬件抽象，对开发者而言，FrameBuffer是一块显示缓存，往显示缓存中写入特定格式的数据就意味着向屏幕输出内容。通过不断的向FrameBuffer中写入数据，显示控制器就自动的从FrameBuffer中取数据并显示出来。 
    帧缓冲设备对应的设备文件为/dev/fd*，如果系统有多个显示卡，Linux还可支持多个帧缓冲设备，最多可达32个，分别为/dev/fd0-/dev/fd31，而/dev/fd则为当前缺省的帧缓冲设备，通常指向/dev/fd0，帧缓冲设备为标准字符设备，主设备号为29，次设备号从0到31。 
    在程序中打开这个/dev/fd0文件，并改变其中的内容，相应的内容会自动反映到屏幕上。

FrameBuffer系统架构图：
 

 Linux内核使用struct fb_info来描述帧缓冲设备：
struct fb_info{
    ...... ...... ...... ...... ......
    struct fb_var_screeninfo var;    //可变参数
    struct fb_fix_screeninfo fix;    //固定参数
    ...... ...... ...... ...... ......
    struct fb_ops *fbops;    //帧缓冲操作
    ...... ...... ...... ...... ......
} 
struct fb_var_screeninfo记录了用户可以修改的显示参数，包括屏幕分辨率等：

};

struct fb_fix_screeninfo记录了用户不可以修改的显示参数，如显示缓存的物理地址等：

    unsigned long smem_start;     /*
frame buffer 缓冲区起始地址（物理地址）*/    __u32 smem_len;     /*
缓冲区长度*/    __u32 type;        /*
设备类型，例如TFT或STN*/

    unsigned long mmio_start; /*
IO映射区起始地址（物理地址） */    __u32 mmio_len;     /*
IO 映射区长度 */    __u32 accel;     /*
指出使用的加速卡是哪些特定的芯片 */    __u16 reserved[3];     /*
系统保留*/
}; 

}; 
 注册一个帧缓冲设备：
    int register_framebuffer(struct fb_info *fb_info);
注销一个帧缓冲设备：
    int unregister_framebuffer(struct fb_info *fb_info);