Linux驅(qū)動開發(fā)詳細解析

驅(qū)動概念

驅(qū)動與底層硬件直接打交道，充當了硬件與應用軟件中間的橋梁。

• 具體任務
  1. 讀寫設備寄存器（實現(xiàn)控制的方式）
  2. 完成設備的輪詢、中斷處理、DMA通信（CPU與外設通信的方式）
  3. 進行物理內(nèi)存向虛擬內(nèi)存的映射（在開啟硬件MMU的情況下）

Linux系統(tǒng)主要部分：內(nèi)核、shell、文件系統(tǒng)、應用程序

• 內(nèi)核、shell和文件系統(tǒng)一起形成了基本的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它們使得用戶可以運行程序、管理文件并使用系統(tǒng)
• 分層設計的思想讓程序間松耦合，有助于適配各種平臺
• 驅(qū)動的上面是系統(tǒng)調(diào)用，下面是硬件
  

驅(qū)動分類

Linux驅(qū)動分為三個基礎大類：字符設備驅(qū)動，塊設備驅(qū)動，網(wǎng)絡設備驅(qū)動。

1. 字符設備(Char Device)
   • 字符(char)設備是個能夠像字節(jié)流（類似文件）一樣被訪問的設備。
   • 對字符設備發(fā)出讀/寫請求時，實際的硬件I/O操作一般緊接著發(fā)生。
   • 字符設備驅(qū)動程序通常至少要實現(xiàn)open、close、read和write系統(tǒng)調(diào)用。
   • 比如我們常見的lcd、觸摸屏、鍵盤、led、串口等等，他們一般對應具體的硬件都是進行出具的采集、處理、傳輸。
2. 塊設備(Block Device)
   • 一個塊設備驅(qū)動程序主要通過傳輸固定大小的數(shù)據(jù)（一般為512或1k）來訪問設備。
   • 塊設備通過buffer cache(內(nèi)存緩沖區(qū))訪問，可以隨機存取，即：任何塊都可以讀寫，不必考慮它在設備的什么地方。
   • 塊設備可以通過它們的設備特殊文件訪問，但是更常見的是通過文件系統(tǒng)進行訪問。
   • 只有一個塊設備可以支持一個安裝的文件系統(tǒng)。
   • 比如我們常見的電腦硬盤、SD卡、U盤、光盤等。
3. 網(wǎng)絡設備(Net Device)
   • 任何網(wǎng)絡事務都經(jīng)過一個網(wǎng)絡接口形成，即一個能夠和其他主機交換數(shù)據(jù)的設備。
   • 訪問網(wǎng)絡接口的方法仍然是給它們分配一個唯一的名字（比如eth0），但這個名字在文件系統(tǒng)中不存在對應的節(jié)點。
   • 內(nèi)核和網(wǎng)絡設備驅(qū)動程序間的通信，完全不同于內(nèi)核和字符以及塊驅(qū)動程序之間的通信，內(nèi)核調(diào)用一套和數(shù)據(jù)包傳輸相關的函（socket函數(shù)）而不是read、write等。
   • 比如我們常見的網(wǎng)卡設備、藍牙設備。

驅(qū)動程序的功能

1. 對設備初始化和釋放
2. 把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù)
3. 讀取應用程序傳送給設備文件的數(shù)據(jù)和回送應用程序請求的數(shù)據(jù)
4. 檢測和處理設備出現(xiàn)的錯誤