Tuesday, November 27, 2007

书要从头读,代码要从尾看

这尤其适用于C代码,特别是内核代码。由于C语言本身的特性,写在前面的代码无法引用写在后面的代码,因此有经验的C程序员会把主要的入口函数如main等写在最后面,而把供其它部分引用的数据、函数等写在前面。当然,Java和C#等语言的程序员就不必为此担忧了,他们的编译器能正确处理后向引用。C++程序员处于夹缝之间,他们的语言是基于C的,继承了它前向引用的特性。但是程序员通常使用分离头文件的方法来减少这种顺序依赖性。这样做的前提是,C++提供了把函数和数据封装在类内部的功能,即使头文件对其它编译模块可见,其它编译模块也无法访问类的私有成员。

C语言没有类,但提供了类似的不过更低级的封装。那就是静态全局函数和变量。这个静态和C++类成员的静态大相径庭,它主要就是用来防止其它编译模块访问到这些函数和变量而设的。一旦你在一个.c文件里面把这些函数和变量设置为静态,它就会在目标文件中“隐形”了,也就是说,别的.c文件再也无法访问到它。

这种封装相比C++在类级别上的封装无疑更为低级。C++可以只在同一个头文件中完成声明,而把代码写在多个不同的.cpp文件里。但是在C里如果你要使用静态封装方法,那么你必须把所有用到的静态变量和函数都写在同一个.c文件里面。当.c文件开始变长的时候,必然的选择是把它们的出现顺序按照依赖性进行排序。

这样,读dummy_hcd.c文件也应该遵循C世界里面的惯例:从后面开始读。

这个文件里面最后两个函数,就是整个文件的入口点:init和cleanup。

Linux要求每个模块都要使用module_init和module_exit宏来定义模块的入口点。而以上列出的两个函数就是提供给这两个宏的参数。这样,我们就知道了模块的入口点何在。

说了从后面读,那么我们在看模块如何启动之前,先来看看它是怎样退出的。cleanup函数的原型为:
static void __exit cleanup (void)

首先,它是静态的,如上所述它是封装在本模块内部的。这防止了其它编译模块偶然错误使用
了这个函数而不是别的同名函数。

其次,它被声明为__exit,这个宏利用gcc编译器的编译属性(__attribute__)指定了函数所在
代码段的一些属性,主要是表明函数执行完毕后代码所在内存可被丢弃。

C++程序员一般不习惯用void参数来表明函数没有参数。但是在C中这是必须的,因为如果声明

void Test();

C标准认为它等同于

void Test(...);

而不是C++中的

void Test(void);

这点是很多初学者容易混淆的地方。

今天到此为止,明天继续探讨。

Monday, November 26, 2007

Linux源代码阅读:Linux/drivers/usb/gadget/dummy_hcd.c

这个文件共2062行,是内核目前最适合拿来做样板的代码了。
参见:http://lxr.linux.no/source/drivers/usb/gadget/dummy_hcd.c
25 /*
26 * This exposes a device side "USB gadget" API, driven by requests to a
27 * Linux-USB host controller driver. USB traffic is simulated; there's
28 * no need for USB hardware. Use this with two other drivers:
29 *
30 * - Gadget driver, responding to requests (slave);
31 * - Host-side device driver, as already familiar in Linux.
32 *
33 * Having this all in one kernel can help some stages of development,
34 * bypassing some hardware (and driver) issues. UML could help too.
35 */

这段注释说得很清楚,这是用来模拟USB传输的一个驱动,它同时起Host Controler和模拟Gadget设备的作用。
至于Gadget,它是用在一些嵌入式设备的OTG控制器上的。

今天晚了,明天继续

Linux虚拟USB驱动程序计划启动

需求:在Linux下开发一个(虚拟)设备驱动程序,完成如下功能
1、使用Linux标准设施向用户态应用程序公开接口
2、用户态应用程序可以用此接口向驱动程序发起请求,模拟一个USB设备已经连接到虚拟的USB端口上
3、驱动程序处理此请求,向系统请求加载相应的驱动程序
4、随后驱动程序负责实体驱动程序和用户态应用程序之间的通信,当实体驱动程序返回数据的时候传送给应用,应用的请求则转发给驱动程序

预期的应用:对于设备开发者这会非常有用,因为设备无需物理连接到系统上,可以用软件模拟任何输入输出。此外,对于使用虚拟机的用户,他们可以多了一个与具体虚拟机软件无关的与主机通信的机制(前提是虚拟机能通过网络与主机通信)。而对一般联网用户,这提供了一种独立于硬件供应商的设备共享机制,可以用来共享打印机、音频设备等等。

Sunday, February 25, 2007

如何安装一个设备驱动程序

本质上,安装驱动需要依靠UpdateDriverForPlugAndPlayDevices这个函数。它需要的参数其实不多,主要是INF文件路径等。

BOOL WINAPI
UpdateDriverForPlugAndPlayDevices(
HWND hwndParent,
LPCTSTR HardwareId,
LPCTSTR FullInfPath,
DWORD InstallFlags,
PBOOL bRebootRequired OPTIONAL
);
执行这个函数相当于在设备管理器右键菜单上点击“扫描检测硬件改动”。它会查找当前已经添加到系统中但可能还没有安装驱动程序的硬件设备。由于没有对应的硬件,因此我们要另想办法,让它能检测到虚拟硬件的存在。

为此,我们需要创建一设备信息块,并将它弄到系统注册表中去。

创建设备信息块的函数是SetupDiCreateDeviceInfo

WINSETUPAPI BOOL WINAPI
SetupDiCreateDeviceInfo(
IN HDEVINFO DeviceInfoSet,
IN PCTSTR DeviceName,
IN LPGUID ClassGuid,
IN PCTSTR DeviceDescription, OPTIONAL
IN HWND hwndParent, OPTIONAL
IN DWORD CreationFlags,
OUT PSP_DEVINFO_DATA DeviceInfoData OPTIONAL
);

这个函数需要7个参数,其他的都好办,无非是设备ID字符串,设备GUID等,还有一个用于输出的结构体,记住填写其中的size字段,其余为0就可以了。问题是第一个参数HDEVINFO需要用另一个函数SetupDiCreateDeviceInfoList来创建。如果GUID不想写死,想通过INF读取,则需要另一个函数SetupDiGetINFClass。

HDEVINFO
SetupDiCreateDeviceInfoList(
IN LPGUID ClassGuid, OPTIONAL
IN HWND hwndParent OPTIONAL
);

WINSETUPAPI BOOL WINAPI
SetupDiGetINFClass(
IN PCTSTR InfName,
OUT LPGUID ClassGuid,
OUT PTSTR ClassName,
IN DWORD ClassNameSize,
OUT PDWORD RequiredSize OPTIONAL,
);

以上函数调用的顺序是:SetupDiGetINFClass获取GUID,SetupDiCreateDeviceInfoList创建设备信息块列表,SetupDiCreateDeviceInfo创建设备信息块。完成这些步骤之后,我们就可以注册设备了。首先,我们要调用SetupDiSetDeviceRegistryProperty这个函数来设置设备在系统设备树上的路径,然后通过SetupDiCallClassInstaller这个函数来注册:


WINSETUPAPI BOOL WINAPI
SetupDiSetDeviceRegistryProperty(
IN HDEVINFO DeviceInfoSet,
IN OUT PSP_DEVINFO_DATA DeviceInfoData,
IN DWORD Property,
IN CONST BYTE *PropertyBuffer,
IN DWORD PropertyBufferSize
);

这个函数的作用是设置驱动信息块中的信息。对于我们最重要的是其中的硬件ID。这通过给第三个参数以SPDRP_HARDWAREID这个值就可以实现。这时候,第四个参数就是指向硬件ID字符串的指针,第五个参数就是字符串的字节长度。

WINSETUPAPI BOOL WINAPI
SetupDiCallClassInstaller(
IN DI_FUNCTION InstallFunction,
IN HDEVINFO DeviceInfoSet,
IN PSP_DEVINFO_DATA DeviceInfoData OPTIONAL
);

这个函数第一个参数要用DIF_REGISTERDEVICE填充以便注册设备,第二项填写设备信息块列表,第三项则填写设备信息块。


明天继续介绍如何卸载设备。

Virtual Bus设计路线图

STEP1: 完成基本框架,能正常安装设备,并可在设备管理器看到。应用可以向驱动发送消息。

STEP2: 驱动向系统枚举一个USB Root Hub设备,设备管理器应该看到该设备。

STEP3: 应用向系统发送一个消息,驱动应该马上向USB Root Hub发送URB使它认为一个USB键盘已经插入系统中。

STEP4: 使该USB键盘可以工作。

STEP5: 全面完成应用与驱动的接口,使所有的URB都可以从核心态路由到应用态。

STEP6: 完成一些基本应用,包括:键盘、鼠标、U盘,声卡,网卡,摄像头等,主要以Windows自带驱动的为主。