linux设备驱动程序该添加哪些头文件以及驱动常用头文件介绍

浏览数：63 / 时间：2015年06月20日

原文链接：http://blog.chinaunix.net/uid-22609852-id-3506475.html

驱动常用头文件介绍

#include <linux/***.h> 是在linux-2.6.29/include/linux下面寻找源文件。
#include <asm/***.h> 是在linux-2.6.29/arch/arm/include/asm下面寻找源文件。
#include <mach/***.h> 是在linux-2.6.29/arch/arm/mach-s3c2410/include/mach下面寻找源文件。

#include <plat/regs-adc.h>在linux-2.6.31_TX2440A20100510/linux-2.6.31_TX2440A/arch/arm/plat-s3c/include/plat

#include <linux/module.h> //最基本的文件，支持动态添加和卸载模块。Hello World驱动要这一个文件就可以了
#include <linux/fs.h> //包含了文件操作相关struct的定义，例如大名鼎鼎的struct file_operations

//包含了struct inode 的定义，MINOR、MAJOR的头文件。
#include <linux/errno.h> //包含了对返回值的宏定义，这样用户程序可以用perror输出错误信息。
#include <linux/types.h> //对一些特殊类型的定义，例如dev_t, off_t, pid_t.其实这些类型大部分都是unsigned int型通过一连串的typedef变过来的，只是为了方便阅读。
#include <linux/cdev.h> //对字符设备结构cdev以及一系列的操作函数的定义。//包含了cdev 结构及相关函数的定义。
#include <linux/wait.h> //等代队列相关头文件//内核等待队列，它包含了自旋锁的头文件

#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>

#include <linux/slab.h>              //包含了kcalloc、kzalloc内存分配函数的定义。
#include <linux/uaccess.h>        //包含了copy_to_user、copy_from_user等内核访问用户进程内存地址的函数定义。
#include <linux/device.h>           //包含了device、class 等结构的定义
#include <linux/io.h>                  //包含了ioremap、iowrite等内核访问IO内存等函数的定义。
#include <linux/miscdevice.h>    //包含了miscdevice结构的定义及相关的操作函数。
#include <linux/interrupt.h>        //使用中断必须的头文件
#include <mach/irqs.h>             //使用中断必须的头文件
#include <asm/bitops.h>           //包含set_bit等位操作函数，实现Input子系统时可用。
#include <linux/semaphore.h>   //使用信号量必须的头文件
#include <linux/spinlock.h>       //自旋锁

#include <linux/sched.h>          //内核等待队列中要使用的TASK_NORMAL、TASK_INTERRUPTIBLE包含在这个头文件
#include <linux/kfifo.h>             //fifo环形队列
#include <linux/timer.h>           //内核定时器
#include <linux/input.h>           //中断处理

头文件主目录include

头文件目录中总共有32个.h头文件。其中主目录下有13个，asm子目录中有4个，linux子目录中有10个，sys子目录中有5个。这些头文件各自的功能如下，具体的作用和所包含的信息请参见第14章。

<a.out.h>：a.out头文件，定义了a.out执行文件格式和一些宏。
<const.h>：常数符号头文件，目前仅定义了i节点中i_mode字段的各标志位。
<ctype.h>：字符类型头文件，定义了一些有关字符类型判断和转换的宏。
<errno.h>：错误号头文件，包含系统中各种出错号。(Linus从minix中引进的)。
<fcntl.h>：文件控制头文件，用于文件及其描述符的操作控制常数符号的定义。
<signal.h>：信号头文件，定义信号符号常量，信号结构以及信号操作函数原型。
<stdarg.h>：标准参数头文件，以宏的形式定义变量参数列表。主要说明了一个类型（va_list）和3个宏（va_start, va_arg和va_end），用于vsprintf、vprintf、vfprintf函数。
<stddef.h>：标准定义头文件，定义了NULL, offsetof(TYPE, MEMBER)。
<string.h>：字符串头文件，主要定义了一些有关字符串操作的嵌入函数。
<termios.h>：终端输入输出函数头文件，主要定义控制异步通信口的终端接口。
<time.h>：时间类型头文件，主要定义了tm结构和一些有关时间的函数原形。
<unistd.h>：Linux标准头文件，定义了各种符号常数和类型，并声明了各种函数。如，定义了__LIBRARY__，则还包括系统调用号和内嵌汇编_syscall0()等。
<utime.h>：用户时间头文件，定义了访问和修改时间结构以及utime()原型。

（1）体系结构相关头文件子目录include/asm

这些头文件主要定义了一些与CPU体系结构密切相关的数据结构、宏函数和变量。共4个文件。

<asm/io.h>：I/O头文件，以宏的嵌入汇编程序形式定义对I/O端口操作的函数。
<asm/memory.h>：内存拷贝头文件，含有memcpy()嵌入式汇编宏函数。
<asm/segment.h>：段操作头文件，定义了有关段寄存器操作的嵌入式汇编函数。
<asm/system.h>：系统头文件，定义了设置或修改描述符/中断门等的嵌入式汇编宏。

（2）Linux内核专用头文件子目录include/linux

<linux/config.h>：内核配置头文件，定义键盘语言和硬盘类型（HD_TYPE）可选项。
<linux/fdreg.h>：软驱头文件，含有软盘控制器参数的一些定义。
<linux/fs.h>：文件系统头文件，定义文件表结构（file,buffer_head,m_inode等）。
<linux/hdreg.h>：硬盘参数头文件，定义访问硬盘寄存器端口、状态码和分区表等信息。
<linux/head.h>：head头文件，定义了段描述符的简单结构，和几个选择符常量。
<linux/kernel.h>：内核头文件，含有一些内核常用函数的原形定义。
<linux/mm.h>：内存管理头文件，含有页面大小定义和一些页面释放函数原型。
<linux/sched.h>：调度程序头文件，定义了任务结构task_struct、初始任务0的数据，
以及一些有关描述符参数设置和获取的嵌入式汇编函数宏语句。
<linux/sys.h>：系统调用头文件，含有72个系统调用C函数处理程序,以"sys_"开头。
<linux/tty.h>：tty头文件，定义了有关tty_io，串行通信方面的参数、常数。

（3）系统专用数据结构子目录include/sys

<sys/stat.h>：文件状态头文件，含有文件或文件系统状态结构stat{}和常量。
<sys/times.h>：定义了进程中运行时间结构tms以及times()函数原型。
<sys/types.h>：类型头文件，定义了基本的系统数据类型。
<sys/utsname.h>：系统名称结构头文件。
<sys/wait.h>：等待调用头文件，定义系统调用wait()和waitpid()及相关常数符号。

驱动如何合理添加头文件

在编写linux设备驱动程序的时候，如果在不参考已有驱动程序的情况下，我们该如何不多不少地用#include包含所需的头文件呢？
下面，来通过一个实验来介绍。
运行环境：Source Insight @ Windows xp
内核代码：Linux 2.6.32
实验代码: 简单ramblock实验

 1 #define DEV_MAJOR 251
 2 static struct gendisk *my_rmbk;
 3 static struct request_queue *my_rq;
 4 DEFINE_SPINLOCK(rmbk_lock);
 5 #define RAMBLOCK_SIZE (1024*1024)
 6 const struct block_device_operations rmbk_fops = {
 7 .owner = THIS_MODULE,
 8 };
 9 static void do_rmbk_request(struct request_queue *q)
10 {
11 printk("Do_ramdisk_requestn");
12 }
13 static int ramdisk_init(void)
14 {
15 /* 注册块设备 */
16 register_blkdev(DEV_MAJOR, "ramdisk");
17 /* 分配gendisk结构体*/
18 my_rmbk = alloc_disk(16);
19 /* 为块设备准备一个请求队列 */
20 my_rq = blk_init_queue(do_rmbk_request, &rmbk_lock);
21 sprintf(my_rmbk, "ramdisk");
22 my_rmbk->major = DEV_MAJOR;
23 my_rmbk->first_minor = 0;
24 my_rmbk->fops = &rmbk_fops;
25 my_rmbk->queue = my_rq;
26 set_capacity(my_rmbk, RAMBLOCK_SIZE / 512);
27 /* 添加分区信息到内核列表 */
28 add_disk(my_rmbk);
29 return 0;
30 }
31 static void ramdisk_exit(void)
32 {
33 del_gendisk(my_rmbk);
34 blk_cleanup_queue(my_rq);
35 put_disk(my_rmbk);
36 unregister_blkdev(DEV_MAJOR, "ramdisk");
37 return;
38 }
39 module_init(ramdisk_init);
40 module_exit(ramdisk_exit);
41 MODULE_LICENSE("GPL");

View Code

上面是没有写#include语句的源代码，直接编译程序，看会报告那些函数未知

/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:6: warning: data definition has no type or storage class
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:6: warning: type defaults to ‘int‘ in declaration of ‘DEFINE_SPINLOCK‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:6: warning: parameter names (without types) in function declaration
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:10: error: variable ‘rmbk_fops‘ has initializer but incomplete type
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:11: error: unknown field ‘owner‘ specified in initializer
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:11: error: ‘THIS_MODULE‘ undeclared here (not in a function)
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:11: warning: excess elements in struct initializer
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:11: warning: (near initialization for ‘rmbk_fops‘)
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c: In function ‘do_rmbk_request‘:
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:16: error: implicit declaration of function ‘printk‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c: In function ‘ramdisk_init‘:
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:22: error: implicit declaration of function ‘register_blkdev‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:25: error: implicit declaration of function ‘alloc_disk‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:25: warning: assignment makes pointer from integer without a cast
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:28: error: implicit declaration of function ‘blk_init_queue‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:28: error: ‘rmbk_lock‘ undeclared (first use in this function)
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:28: error: (Each undeclared identifier is reported only once
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:28: error: for each function it appears in.)
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:32: error: implicit declaration of function ‘sprintf‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:32: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘sprintf‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:32: error: dereferencing pointer to incomplete type
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:33: error: dereferencing pointer to incomplete type
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:34: error: dereferencing pointer to incomplete type
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:35: error: dereferencing pointer to incomplete type
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:36: error: dereferencing pointer to incomplete type
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:38: error: implicit declaration of function ‘set_capacity‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:41: error: implicit declaration of function ‘add_disk‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c: In function ‘ramdisk_exit‘:
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:50: error: implicit declaration of function ‘del_gendisk‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:51: error: implicit declaration of function ‘blk_cleanup_queue‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:52: error: implicit declaration of function ‘put_disk‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:53: error: implicit declaration of function ‘unregister_blkdev‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c: At top level:
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:58: warning: data definition has no type or storage class
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:58: warning: type defaults to ‘int‘ in declaration of ‘module_init‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:58: warning: parameter names (without types) in function declaration
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:59: warning: data definition has no type or storage class
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:59: warning: type defaults to ‘int‘ in declaration of ‘module_exit‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:59: warning: parameter names (without types) in function declaration
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:61: error: expected declaration specifiers or ‘...‘ before string constant
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:61: warning: data definition has no type or storage class
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:61: warning: type defaults to ‘int‘ in declaration of ‘MODULE_LICENSE‘
/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.c:61: warning: function declaration isn‘t a prototype
make[2]: *** [/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk/ramblock.o] Error 1
make[1]: *** [_module_/home/profiles/2440/rootfs/exps_wqkfsc/ramdisk] Error 2
make[1]: Leaving directory `/home/profiles/2440/linux-2.6.32.2‘
make: *** [all] Error 2

第6行 warning DECLARE_SPINLOCK
第10行 error rmbk_fops 为struct block_device_operations
第11行 error .owner = THIS_MODULE
第16行 error printk
第22行 error register_blkdev
第25行 error alloc_disk
第28行 error blk_init_queue、rmbk_lock
第32行 error sprintf
第32-36行 error 都是上面引起的连带错误
第38行 error set_capacity
第41行 error add_disk
第50行 error del_gendisk
第51行 error blk_cleanup_queue
第52行 error put_disk
第53行 error unregister_blkdev
第58-59行 warning module_init,module_exit的警告
第61行 error&warning MODULE_LICENSE发出的

先说明一下source insight里面经常用到的两个快捷键
Jump to difinition（跳至定义处）:  CTRL+=或者CTRL+左键单击关键词
Lookup reference（查找引用）：CTRL+\  搜索关键词

步骤：
第6行
DECLARE_SPINLOCK是一个宏，要Lookup reference（查找引用）：#define   DECLARE_MUTEX
结果：
Spinlock_types.h (e:\friendly2.6.32.2\include\linux):#define   DEFINE_SPINLOCK(x) spinlock_t x = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(x)
包含：#define   <linux/spinlock_types.h>
第10行
block_device_operations,Jump to difinition，跳到定义处
怎么查看这个文件的路径呢？
Project->Add and Remove Project Files...->右击被选中的文件->Copy List->Copy selected item(s)
e:\friendly2.6.32.2\include\linux\Blkdev.h
包含：#include <linux/blkdev.h>
第11行
THIS_MODULE, 同样的，按住鼠标左键，单击这个词
路径：e:\friendly2.6.32.2\include\linux\Module.h
包含：#include <linux/module.h>
第16行
Jump to difinition: printk
路径: e:\friendly2.6.32.2\include\linux\Kernel.h
包含：#include <linux/kernel.h>
第22行
Jump to difinition: register_blkdev
路径: e:\friendly2.6.32.2\block\Genhd.c
包含：？？？
出现问题了，文件并不在include目录或者子目录中，包含这个文件也没用，而我们用Jump to difinition也只能跳转到Genhd.c
出现int register_blkdev(unsigned int major, const char *name)
这个时候就需要命令Lookup reference（查找引用）。并且搜索的词也是关键，我们需要搜索这个函数的声明，就需要尽量包含整个函数声明的语句。
如int register_blkdev(unsigned int major, const char *name)这整段话搜索的话，很可能不成功，因为包含了变量的名字major, name，不一定能匹配到。
我们应该搜索如"register_blkdev(unsigned int"或者"register_blkdev("这样的关键字，那么就试一试吧。
Fs.h (e:\friendly2.6.32.2\include\linux):extern int register_blkdev(unsigned int, const char *);
Genhd.c (e:\friendly2.6.32.2\block):int register_blkdev(unsigned int major, const char *name)
找到了e:\friendly2.6.32.2\include\linux\Fs.h
那我们就包含#include <linux/fs.h>
第25行
Jump to difinition: alloc_disk
路径: e:\friendly2.6.32.2\block\Genhd.c
找到：struct gendisk *alloc_disk(int minors)
Lookup reference关键字：alloc_disk(int
结果：
Genhd.c (e:\friendly2.6.32.2\block):struct gendisk *alloc_disk(int minors)
Genhd.h (e:\friendly2.6.32.2\include\linux):extern struct gendisk *alloc_disk(int minors);
包含：#include <linux/genhd.h>
我们可以在这个文件里看看，应该和一般的硬盘操作有关的函数都在里面，可以找到
set_capacity、add_disk、del_gendisk、put_disk
第28行
Jump to difinition: blk_init_queue
路径: e:\friendly2.6.32.2\block\Blk-core.c
找到：struct request_queue *blk_init_queue(request_fn_proc *rfn, spinlock_t *lock)
Lookup reference关键字：blk_init_queue(request_fn_proc
结果：
Blk-core.c (e:\friendly2.6.32.2\block):struct request_queue *blk_init_queue(request_fn_proc *rfn, spinlock_t *lock)
Blkdev.h (e:\friendly2.6.32.2\include\linux):extern struct request_queue *blk_init_queue(request_fn_proc *, spinlock_t *);
包含：#include <linux/blkdev.h>,这里还可以找到blk_cleanup_queue
rmbk_lock，第6行已解决
第32行
Jump to difinition: sprintf
路径: e:\friendly2.6.32.2\lib\Vsprintf.c
找到：int sprintf(char * buf, const char *fmt, ...)
Lookup reference关键字：sprintf(char * buf
结果：
Kernel.h (e:\friendly2.6.32.2\include\linux):extern int sprintf(char * buf, const char * fmt, ...)
Vsprintf.c (e:\friendly2.6.32.2\lib):int sprintf(char * buf, const char *fmt, ...)
包含：#include <linux/kernel.h>，其实和printk在一个文件里面
第32-36行
上面已解决
第38行
set_capacity，第25行已解决
第41行
add_disk，第25行已解决
第50行
del_gendisk，第25行已解决
第51行 error blk_cleanup_queue
第52行
put_disk，第25行已解决
第53行
unregister_blkdev，第28行已解决
第58-59行
Jump to difinition: module_init是找不到的，我们知道它是一个宏
所以只能Lookup reference关键字：#define   module_init
结果：
Init.h (e:\friendly2.6.32.2\include\linux):#define   module_init(x) __initcall(x);
Init.h (e:\friendly2.6.32.2\include\linux):#define   module_init(initfn)
包含：#include <linux/init.h>, module_exit也包含在里面
第61行
同样的只能Lookup reference关键字：MODULE_LICENSE
结果：
Module.h (e:\friendly2.6.32.2\include\linux):#define   MODULE_LICENSE(_license) MODULE_INFO(license, _license)
Nand_ecc.c (e:\friendly2.6.32.2\drivers\mtd\nand):#define   MODULE_LICENSE(x) /* x */
Pq.h (e:\friendly2.6.32.2\include\linux\raid):#define   MODULE_LICENSE(licence)
包含：#include <linux/module.h>

添加上头文件