linux设备驱动开发-概念！

来源：http://www.linuxidc.com/Linux/2011-10/44721.htm

先了解大概，而后一一攻克。

Linux软件工程师大体可分为两个层次：

（1）Linux应用软件工程师（Application Software Engineer）：

主要利用C库函数和Linux API进行应用软件的编写；

      从事这方面的开发工做，主要须要学习:符合linux posix标准的API函数及系统调用，linux的多任务编程技巧：多进程、多线程、进程间通讯、多任务之间的同步互斥等，嵌入式数据库的学习，UI编程：QT、miniGUI等。

（2）Linux固件工程师（Firmware Engineer）：

主要进行Bootloader、Linux的移植及Linux设备驱动程序的设计工做。

驱动程序的意义：

硬件与软件之间存在一个驳论：为了快速、优质的完成软件功能设计，应用程序工程师不想也不肯关心硬件，而硬件工程师也很难有功夫去处理软件开发中的一些应用。例如软件工程师在调用printf的时候，不准也不用关心信息究竟是经过什么样的处理，走过哪些通路显示在该显示的地方，硬件工程师在写完了一个4*4键盘驱动后，无需也没必要管应用程序在得到键值后作哪些处理及操做。也就是说软件工程师须要看到一个没有硬件的纯软件世界，硬件必须透明的提供给他，谁来实现这一任务？答案是驱动程序。

Linux设备驱动的基本概念

学习linux设备驱动首先咱们必须明确如下几个概念，为咱们接下来学习linux驱动打下坚实的基础：

• 应用程序、库、内核、驱动程序的关系

• 设备类型

• 设备文件、主设备号与从设备号

• 驱动程序与应用程序的区别

• 用户态与内核态

• Linux驱动程序功能

1、应用程序、库、内核、驱动程序的关系

1. 应用程序

           应用程序调用一系列函数库，经过对文件的操做完成一系列功能, 应用程序以文件形式访问各类硬件设备（linux特有的抽象方式，把全部的硬件访问抽象为对文件的读写、设置）

　　2.函数库：

　　 部分函数无需内核的支持，由库函数内部经过代码实现，直接完成功能

         部分函数涉及到硬件操做或内核的支持，由内核完成对应功能，咱们称其为系统调用

       3.内核

　　   内核处理系统调用，根据设备文件类型、主设备号、从设备号（后面会讲解），调用设备驱动程序；

      4.驱动程序

　　    设备驱动直接与硬件通讯；

 

 

2、设备类型

硬件设备分为三大类：字符设备、块设备、网络设备。

1)字符设备：字符(char)设备是个可以像字节流（相似文件）同样被访问的设备。

    对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O操做通常紧接着发生；字符设备驱动程序一般至少要实现open、close、read和write系统调用。

    好比咱们常见的lcd、触摸屏、键盘、led、串口等等。

2)块设备：一个块设备驱动程序主要经过传输固定大小的数据（通常为512或1k）来访问设备。

   块设备经过buffer cache(内存缓冲区)访问，能够随机存取，即：任何块均可以读写，没必要考虑它在设备的什么地方。

    块设备能够经过它们的设备特殊文件访问，可是更常见的是经过文件系统进行访问。

    只有一个块设备能够支持一个安装的文件系统。

    好比咱们常见的电脑硬盘、SD卡、U盘、光盘等，就像女人同样是用来存储信息的。

3)网络接口：任何网络事务都通过一个网络接口造成，即一个可以和其余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惟一的名字（好比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讯，彻底不一样于内核和字符以及块驱动程序之间的通讯，内核调用一套和数据包传输相关的函数（socket函数）而不是read、write等。

    好比咱们常见的网卡设备、蓝牙设备。

    linux中全部的驱动程序最终都能归到这三种设备中，固然他们之间也没有很是严格的界限，这些都是程序中对他们的划分而已，好比一个sd卡，咱们也能够把它封装成字符设备去操做也是没有问题的。

3、设备文件、主设备号、从设备号

设备文件：Linux里一切皆文件。应用程序使用设备文件节点访问对应设备，Linux下的各类硬件设备以文件的形式存放于/dev目录下，可使用ls /dev 查看,Linux把对硬件的操做所有抽象成对文件的操做（open,read,write,close,…），每一个设备文件都有其文件属性（c或者b），使用ls /dev -l 的命令查看，代表其是字符设备或者块设备，网络设备没有在这个文件夹下。

主设备号、从设备号：

在设备管理中，除了设备类型外，内核还须要一对被称为主从设备号的参数，才能惟一标识一个设备，相似人的身份证号。

主设备号：

   用于标识驱动程序，相同的主设备号使用相同的驱动程序，例如：S3C2440 有串口、LCD、触摸屏三种设备，他们的主设备号各不相同；

从设备号：

    用于标识同一驱动程序的不一样硬件

4、驱动程序与应用程序的区别

应用程序以main开始；驱动程序没有main，它以一个模块初始化函数做为入口

应用程序从头至尾执行一个任务；驱动程序完成初始化以后再也不运行，等待系统调用

应用程序可使用glibc等标准C函数库；驱动程序不能使用标准C库

5、用户态与内核态的区分

驱动程序是内核的一部分，工做在内核态；应用程序工做在用户态

数据空间访问问题

没法经过指针直接将两者的数据地址进行传递

系统提供一系列函数帮助完成数据空间转换
get_user
put_user
copy_from_user
copy_to_user

6、Linux驱动程序功能

对设备初始化和释放资源

把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据

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

检测和处理设备出现的错误(底层协议)

用于区分具体设备的实例