标签：深入了解Linux设备驱动的结构与原理 (linux设备驱动的结构)

Linux作为一种开源的操作系统，一直以来被广泛地使用。它的优点有很多，其中之一就是其稳定性。为了让Linux系统更加强大和稳定，必须理解它的基础——设备驱动。而在Linux系统中，设备驱动起到了至关重要的作用。在本文中，我们将。 一、Linux设备驱动的概念 Linux设备驱动是一些软件程序，用来控制硬件设备的行为，让硬件能够和操作系统协同工作。Linux系统中，所有的硬件设备都由设备驱动程序控制，包括打印机、键盘、鼠标、网络卡、存储设备等等。在使用Linux操作系统时，我们需要为每个设备安装对应的驱动程序，这样才能让设备正确地工作。 Linux设备驱动可以分为四个层次。 1. 应用程序层：这一层包括应用程序和共享库，是用户执行的程序，用户可以通过它们调用驱动程序中提供的设备操作函数。 2. 标准设备接口层：这一层包括字符设备接口、块设备接口、网络设备接口三个子层，它们是系统调用和驱动程序之间的接口层，负责进行数据传输和错误检测，同时为驱动程序提供一些简单的操作接口。 3. 设备驱动核心层：这一层是设备驱动程序的骨干，包括了所有设备驱动程序中都需要用到的核心函数和接口，负责设备驱动程序与硬件之间的通信。 4. 硬件接口层：这一层是设备与硬件的接口，负责硬件设备操作的实际实现。 二、Linux设备驱动的原理 Linux设备驱动的原理可以分为两个方面：驱动程序和硬件之间的通信、驱动程序与操作系统之间的交互。 在驱动程序和硬件之间的通信方面，Linux设备驱动都是通过内存映射实现的。驱动程序会在内核空间中把硬件设备的寄存器等映射到内存地址空间中，然后通过读写内存的方式和硬件进行通信。 在驱动程序与操作系统之间的交互方面，Linux设备驱动通常使用了标准设备接口。标准设备接口对驱动程序提供了一些通用的接口，例如open()、read()、write()等函数，驱动程序通过这些接口与操作系统交互。 Linux设备驱动程序通常需要具备以下特点： 1. 安全：Linux设备驱动程序在进行硬件访问时必须保证安全，防止用户非法地访问。 2. 稳定：Linux设备驱动程序必须非常稳定，能够承受各种负载和压力，不会出现死机和崩溃等问题。 3. 高效：Linux设备驱动程序要尽可能高效，以确保设备能够及时响应用户的操作。 三、Linux设备驱动的编写 Linux设备驱动的编写需要掌握以下技能： 1. C语言编程技能：Linux设备驱动程序是用C语言编写的，因此需要掌握C语言编程技能。 2. Linux内核编程技能：Linux设备驱动程序是在内核空间中运行的，因此需要掌握Linux内核编程技能。 3. 设备驱动编程技能：为了编写好Linux设备驱动程序，还需要掌握设备驱动编程技能，学会如何控制设备、操作寄存器等。 4. 设备驱动架构设计思路：为了使设备驱动程序更加可靠和高效，需要掌握设备驱动架构设计思路，考虑如何把设备驱动程序划分为几个模块，以及这些模块之间如何进行通信和协作。 Linux设备驱动是一个非常复杂而庞大的系统，需要理解其结构和原理，并且具备较强的编程能力才能够编写出良好的设备驱动程序。希望本文能够帮助大家更好地理解Linux设备驱动的结构与原理。 相关问题拓展阅读： Linux驱动程序的工作原理 Linux驱动程序的工作原理 「秒懂百科」一分钟读懂《LINUX设袭烂备驱动程毕雹序》拍数漏 由于你的问题太长我只好转载别人的手打的太累不好意思~~~ Linux是Unix***作系统的一种变种,在Linux下编写驱动程序的原理和 思想完全类似于其他的Unix系统,但它dos或window环境下的驱动程序有很大的 区别.在Linux环境下设计驱动程序,思想简洁,***作方便,功芤埠芮看?但是 支持函数少,只能依赖kernel中的函数,有些常用的***作要自己来编写,而且调 试也不方便.本人这几周来为实验室自行研制的一块多媒体卡编制了驱动程序, 获得了一些经验,愿与Linux fans共享,有不当之处,请予指正. 以下的一些文字主要来源于khg,johnsonm的Write linux device driver, Brennan’s Guide to Inline Assembly,The Linux A-Z,还有清华BBS上的有关 device driver的一些资料. 这些资料有的已经过时,有的还有一些错误,我依 据自己的试验结果进祥让行了修正. 一. Linux device driver 的概念 系统调用是***作系统内核和应用程序之间的接口,设备驱动程序是***作系统 内核和机器硬件之间的接口.设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节,这样 在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件, 应用程序可以象***作普通文件 一样对硬件设备进行***作.设备驱动程序是内核的一部分,它完成以下的功能: 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. 在Linux***作系统下有两类主要的设备文件类型,一种是字符设备,另一种是 块设备.字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读/写请求时,实际 的硬件I/O一般就紧接着发生了,块设备则不然,它利用一块系统内存作缓冲区, 当用户进程对设备请求能满足用户的要求,就返回请求的数据,如果不能,就调用请求函数来进行实际 的I/O***作.块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的,以免耗费过多的CPU时间 来等待. 已经提到,用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道.每个设备文件都 都有其文件属性(c/b),表示是字符设备还蔤强樯璞?另外每个文件谨李局都有两个设 备号,之一个是主设备号,标识驱动程序,第二个是从设备号,标识使用同一个 设备驱动程序的不同的硬件设备,比如有两个软盘,就可以用从设备号来区分 他们.设备文件的的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号 一致,否则用户进程将无法访问到驱动程序. 最后必须提到的是,在用户进程调用驱动程序时,系统进入核心态,这时不再是 抢先式调度.也就是说,系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他 的工作.如果你的驱动程序陷入死循环,不幸的是你只有重新启动机器了,然后就 是漫长的fsck.//hehe (请看下节,实例剖析) 读/写时,它首先察看缓冲区的内容,如果缓冲区的数据 如何编写Linux***作系统下的设备驱动程序 Roy G 二.实例剖析 我们来写一个最简单的字符设备驱动程序.虽然它什么也不做,但是通过它 可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理扰迅.把下面的C代码输入机器,你就会 获得一个真正的设备驱动程序.不过我的kernel是2.0.34,在低版本的kernel 上可能会出现问题,我还没测试过.//xixi #define __NO_VERSION__ #include #include char kernel_version = UTS_RELEASE; 这一段定义了一些版本信息,虽然用处不是很大,但也必不可少.Johnsonm说所 有的驱动程序的开头都要包含,但我看倒是未必. 由于用户进程是通过设备文件同硬件打交道,对设备文件的***作方式不外乎就 是一些系统调用,如 open,read,write,close…., 注意,不是fopen, fread., 但是如何把系统调用和驱动程序关联起来呢?这需要了解一个非常关键的数据 结构: struct file_operations...