Linux驅動基礎

裝置驅動充當了硬體和應用軟體之間的紐帶，它使得應用軟體只需要呼叫系統軟體的應用程式設計介面（api）就可讓硬體去完成要求的工作。本文主要講解了linux裝置驅動與硬體的關係，linux裝置驅動的開發模式以及核心中相關的重要基礎資料結構。

對裝置驅動最通俗的解釋就是「驅使硬體裝置行動」。驅動與底層硬體直接打交道，按照硬體裝置的具體工作方式，讀寫裝置的暫存器，完成裝置的輪詢、中斷處理、 dma 通訊，進行物理記憶體向虛擬記憶體的對映等，最終讓通訊裝置能收發資料，讓顯示裝置能顯示文字和畫面，讓儲存裝置能記錄檔案和資料。

linux對將外設分為3類:

機制強調「提供什麼能力」，而策略旨在「如何使用這些能力」。因此驅動開發需要遵守的是驅動程式的角色是提供機制, 而不是策略。

編寫核心**來訪問硬體, 但是不能強加特別的策略給使用者, 因為不同的使用者有不同的需求。驅動應當做到使硬體可用, 將所有關於如何使用硬體的事情留給應用程式。

linux 提供了一種**動態地載入到核心中機制，這種機制被稱為模組（module）。具有如下特點：

因此驅動多數情況以核心模組的形式載入到核心。

乙個 linux 核心模組主要由如下幾個部分組成:

模組載入函式（一般需要）

當通過 insmod 或 modprobe 命令載入核心模組時，模組的載入函式會自動被核心執行，完成本模組的相關初始化工作。
static int __init initialization_function(void
)module_init(initialization_function);

模組解除安裝函式（一般需要）

當通過 rmmod 命令解除安裝某模組時，模組的解除安裝函式會自動被核心執行，完成與模組解除安裝函式相反的功能。
static
void __exit cleanup_function(void
)module_exit(cleanup_function);

模組許可證宣告（必須）

許可證（ license）宣告描述核心模組的許可許可權，如果不宣告 license，模組被載入時，將收到核心被汙染 （ kernel tainted）的警告。在 linux 2.6 核心中，可接受的 license 包括「 gpl」、「 gpl v2」、「 gpl and additional rights」、「 dual bsd/gpl」、「 dual mpl/gpl」 和「 proprietary」。

模組引數（可選）

模組引數是模組被載入的時候可以被傳遞給它的值，它本身對應模組內部的全域性變數。 module_param(引數名,引數型別,引數讀/寫許可權); module_param_array(陣列名,陣列型別,陣列長,引數讀/寫許可權);

模組匯出符號（可選）

核心模組可以匯出符號（ symbol，對應於函式或變數），這樣其他模組可以使用本模組中的變數或函式。
export_symbol(符號名);
export_symbol_gpl(符號名);

模組作者等資訊宣告（可選）

module_author(author);
module_description(description);
module_version(version_string);
module_device_table(table_info);
module_alias(alternate_name);

# makefile2.6
target = demo_module
ifneq ($(kernelrelease),)
#kbuild syntax. dependency relationshsip of files and target modules are listed here.
obj-m := $(target).o 
else
# build from shell directly not in kernel root
curdir = $(shell pwd)
kver := $(shell uname -r)
kdir := /lib/modules
/$(kver)/build
all:
$(make) -c $(kdir) m=$(curdir) modules
clean:
$(make) -c $(kdir) m=$(curdir) clean
insert:
sudo insmod $(target).ko
remove:
sudo rmmod $(target)
endif

大部分的基礎性的驅動操作包括3個重要的核心資料結構, 稱為 file_operations, file, 和 inode。

file_operations 結構體中的成員函式是裝置驅動程式設計的主體內容，這些函式實際會在應用程式進行 linux 的 open()、 write()、 read()、 close()等系統呼叫時最終被呼叫。

struct file_operations ;

file 結構體代表乙個開啟的檔案（裝置對應於裝置檔案），系統中每個開啟的檔案在核心空間都有乙個關聯的 struct file。它由核心在開啟檔案時建立，並傳遞給在檔案上進行操作的任何函式。在檔案的所有例項都關閉後，核心釋放這個資料結構。

struct file ;

vfs inode 包含檔案訪問許可權、屬主、組、大小、生成時間、訪問時間、最後修改時間等資訊。它是 linux 管理檔案系統的最基本單位，也是檔案系統連線任何子目錄、檔案的橋梁。

struct inode ;

Linux驅動基礎

Linux驅動模組基礎

Linux驅動基礎開發1

linux驅動程式基礎

Linux驅動基礎

Linux驅動模組基礎

Linux驅動基礎開發1

linux驅動程式基礎

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