Linux驱动开发详细解析

驱动概念

驱动与底层硬件直接打交道，充当了硬件与应用软件中间的桥梁。

• 具体任务
  1. 读写设备寄存器（实现控制的方式）
  2. 完成设备的轮询、中断处理、DMA通信（CPU与外设通信的方式）
  3. 进行物理内存向虚拟内存的映射（在开启硬件MMU的情况下）

Linux系统主要部分：内核、shell、文件系统、应用程序

• 内核、shell和文件系统一起形成了基本的操作系统结构，它们使得用户可以运行程序、管理文件并使用系统
• 分层设计的思想让程序间松耦合，有助于适配各种平台
• 驱动的上面是系统调用，下面是硬件
  

驱动分类

Linux驱动分为三个基础大类：字符设备驱动，块设备驱动，网络设备驱动。

1. 字符设备(Char Device)
   • 字符(char)设备是个能够像字节流（类似文件）一样被访问的设备。
   • 对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O操作一般紧接着发生。
   • 字符设备驱动程序通常至少要实现open、close、read和write系统调用。
   • 比如我们常见的lcd、触摸屏、键盘、led、串口等等，他们一般对应具体的硬件都是进行出具的采集、处理、传输。
2. 块设备(Block Device)
   • 一个块设备驱动程序主要通过传输固定大小的数据（一般为512或1k）来访问设备。
   • 块设备通过buffer cache(内存缓冲区)访问，可以随机存取，即：任何块都可以读写，不必考虑它在设备的什么地方。
   • 块设备可以通过它们的设备特殊文件访问，但是更常见的是通过文件系统进行访问。
   • 只有一个块设备可以支持一个安装的文件系统。
   • 比如我们常见的电脑硬盘、SD卡、U盘、光盘等。
3. 网络设备(Net Device)
   • 任何网络事务都经过一个网络接口形成，即一个能够和其他主机交换数据的设备。
   • 访问网络接口的方法仍然是给它们分配一个唯一的名字（比如eth0），但这个名字在文件系统中不存在对应的节点。
   • 内核和网络设备驱动程序间的通信，完全不同于内核和字符以及块驱动程序之间的通信，内核调用一套和数据包传输相关的函（socket函数）而不是read、write等。
   • 比如我们常见的网卡设备、蓝牙设备。

驱动程序的功能

1. 对设备初始化和释放
2. 把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据
3. 读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据
4. 检测和处理设备出现的错误