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搞Linux設備驅動(dòng)，你應該明白這幾個(gè)問(wèn)題
想要深入理解linux設備驅動(dòng)，你必須明確以下幾個(gè)問(wèn)題：
· 應用程序、庫、內核、驅動(dòng)程序的關(guān)系
· 設備類(lèi)型
· 設備文件、主設備號與從設備號
· 驅動(dòng)程序與應用程序的區別
· 用戶(hù)態(tài)與內核態(tài)
· Linux驅動(dòng)程序功能
一、應用程序、庫、內核、驅動(dòng)程序的關(guān)系
1) 應用程序調用一系列函數庫，通過(guò)對文件的操作完成一系列功能：
應用程序以文件形式訪(fǎng)問(wèn)各種硬件設備（Linux特有的抽象方式，把所有的硬件訪(fǎng)問(wèn)抽象為對文件的讀寫(xiě)、設置）

函數庫：
部分函數無(wú)需內核的支持，由庫函數內部通過(guò)代碼實(shí)現，直接完成功能

部分函數涉及到硬件操作或內核的支持，由內核完成對應功能，我們稱(chēng)其為系統調用

2) 內核處理系統調用，根據設備文件類(lèi)型、主設備號、從設備號（后面會(huì )講解），調用設備驅動(dòng)程序；

3) 設備驅動(dòng)直接與硬件通信；
二、設備類(lèi)型
硬件是千變萬(wàn)化的，沒(méi)有八千也有一萬(wàn)了，就像世界上有三種人：男人、女人、女博士一樣，linux做了一個(gè)很偉大也很艱難的分類(lèi)：把所有的硬件設備分為三大類(lèi)：字符設備、塊設備、網(wǎng)絡(luò )設備。


1) 字符設備：字符(char)設備是個(gè)能夠像字節流（類(lèi)似文件）一樣被訪(fǎng)問(wèn)的設備。

對字符設備發(fā)出讀/寫(xiě)請求時(shí)，實(shí)際的硬件I/O操作一般緊接著(zhù)發(fā)生；

字符設備驅動(dòng)程序通常至少要實(shí)現open、close、read和write系統調用。

比如我們常見(jiàn)的lcd、觸摸屏、鍵盤(pán)、led、串口等等，就像男人是用來(lái)干活的一樣，他們一般對應具體的硬件都是進(jìn)行出具的采集、處理、傳輸。


2) 塊設備：一個(gè)塊設備驅動(dòng)程序主要通過(guò)傳輸固定大小的數據（一般為512或1k）來(lái)訪(fǎng)問(wèn)設備。

塊設備通過(guò)buffer cache(內存緩沖區)訪(fǎng)問(wèn)，可以隨機存取，即：任何塊都可以讀寫(xiě)，不必考慮它在設備的什么地方。

塊設備可以通過(guò)它們的設備特殊文件訪(fǎng)問(wèn)，但是更常見(jiàn)的是通過(guò)文件系統進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。

只有一個(gè)塊設備可以支持一個(gè)安裝的文件系統。

比如我們常見(jiàn)的電腦硬盤(pán)、SD卡、U盤(pán)、光盤(pán)等，就像女人一樣是用來(lái)存儲信息的。


3) 網(wǎng)絡(luò )接口：任何網(wǎng)絡(luò )事務(wù)都經(jīng)過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口形成，即一個(gè)能夠和其他主機交換數據的設備。

訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )接口的方法仍然是給它們分配一個(gè)唯一的名字（比如eth0），但這個(gè)名字在文件系統中不存在對應的節點(diǎn)。

內核和網(wǎng)絡(luò )設備驅動(dòng)程序間的通信，完全不同于內核和字符以及塊驅動(dòng)程序之間的通信，內核調用一套和數據包傳輸相關(guān)的函數（socket函數）而不是read、write等。

比如我們常見(jiàn)的網(wǎng)卡設備、藍牙設備，就像女博士一樣，數量稀少但又不可或缺。

linux中所有的驅動(dòng)程序最終都能歸到這三種設備中，當然他們之間也沒(méi)有非常嚴格的界限，這些都是程序中對他們的劃分而已，比如一個(gè)sd卡，我們也可以把它封裝成字符設備去操作也是沒(méi)有問(wèn)題的。就像。。。
三、設備文件、主設備號、從設備號
有了設備類(lèi)型的劃分，那么應用程序應該怎樣訪(fǎng)問(wèn)具體的硬件設備呢？


或者說(shuō)已經(jīng)確定他是一個(gè)男人了，那么怎么從萬(wàn)千世界中區分他與他的不同呢？


答案是：姓名，在linux驅動(dòng)中也就是設備文件名。


那么重名怎么辦？


答案是：身份證號，在linux驅動(dòng)中也就是設備號（主、從）。


設備文件：
在linux系統中有一個(gè)約定俗成的說(shuō)法:“一切皆文件”，應用程序使用設備文件節點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)對應設備， Linux下的各種硬件設備以文件的形式存放于/dev目錄下，可以使用ls /dev 查看Linux把對硬件的操作全部抽象成對文件的操作（open,read,write,close,…）

每個(gè)設備文件都有其文件屬性（c或者b），使用ls /dev -l 的命令查看， 表明其是字符設備或者塊設備，網(wǎng)絡(luò )設備沒(méi)有在這個(gè)文件夾下，用來(lái)明其性別（男人、女人）


主設備號、從設備號
在設備管理中，除了設備類(lèi)型外，內核還需要一對被稱(chēng)為主從設備號的參數，才能唯一標識一個(gè)設備，類(lèi)似人的身份證號


主設備號：
用于標識驅動(dòng)程序，相同的主設備號使用相同的驅動(dòng)程序，例如：S3C2440 有串口、LCD、觸摸屏三種設備，他們的主設備號各不相同；


從設備號：
用于標識同一驅動(dòng)程序的不同硬件

例：PC的IDE設備，主設備號用于標識該硬盤(pán)，從設備號用于標識每個(gè)分區，2440有三個(gè)串口，每個(gè)串口的主設備號相同，從設備號用于區分具體屬于那一個(gè)串口。

四、驅動(dòng)程序與應用程序的區別
應用程序以main開(kāi)始
驅動(dòng)程序沒(méi)有main，它以一個(gè)模塊初始化函數作為入口
應用程序從頭到尾執行一個(gè)任務(wù)
驅動(dòng)程序完成初始化之后不再運行，等待系統調用
應用程序可以使用glibc等標準C函數庫
驅動(dòng)程序不能使用標準C庫


五、用戶(hù)態(tài)與內核態(tài)的區分
驅動(dòng)程序是內核的一部分，工作在內核態(tài)
應用程序工作在用戶(hù)態(tài)
數據空間訪(fǎng)問(wèn)問(wèn)題
無(wú)法通過(guò)指針直接將二者的數據地址進(jìn)行傳遞
系統提供一系列函數幫助完成數據空間轉換


get_user
put_user
copy_from_user
copy_to_user

六、Linux驅動(dòng)程序功能
對設備初始化和釋放資源
把數據從內核傳送到硬件和從硬件讀取數據
讀取應用程序傳送給設備文件的數據和回送應用程序請求的數據
檢測和處理設備出現的錯誤(底層協(xié)議)
用于區分具體設備的實(shí)例
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