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　　序言

　　Linux是Unix操作系統(tǒng)的一種變種，在Linux下編寫驅(qū)動程序的原理和思想完全類似于其他的Unix系統(tǒng)，但它dos或window環(huán)境下的驅(qū)動程序有很大的區(qū)別。在Linux環(huán)境下設(shè)計(jì)驅(qū)動程序，思想簡潔，操作方便，功能也很強(qiáng)大，但是支持函數(shù)少，只能依賴kernel中的函數(shù)，有些常用的操作要自己來編寫，而且調(diào)試也不方便。本人這幾周來為實(shí)驗(yàn)室自行研制的一塊多媒體卡編制了驅(qū)動程序，獲得了一些經(jīng)驗(yàn)，愿與Linux fans共享，有不當(dāng)之處，請予指正。

　　以下的一些文字主要來源于khg，johnsonm的Write linux device driver，Brennan’s Guide to Inline Assembly，The Linux A-Z，還有清華BBS上的有關(guān)device driver的一些資料。 這些資料有的已經(jīng)過時，有的還有一些錯誤，我依據(jù)自己的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了修正。

　　一、Linux device driver 的概念

　　系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序之間的接口，設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機(jī)器硬件之間的接口。設(shè)備驅(qū)動程序?yàn)閼?yīng)用程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)，這樣在應(yīng)用程序看來，硬件設(shè)備只是一個設(shè)備文件， 應(yīng)用程序可以象操作普通文件一樣對硬件設(shè)備進(jìn)行操作。設(shè)備驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，它完成以下的功能：

　　1.對設(shè)備初始化和釋放。

　　2.把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù)。

　　3.讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)和回送應(yīng)用程序請求的數(shù)據(jù)。

　　4.檢測和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯誤。

　　在Linux操作系統(tǒng)下有兩類主要的設(shè)備文件類型，一種是字符設(shè)備，另一種是塊設(shè)備。字符設(shè)備和塊設(shè)備的主要區(qū)別是：在對字符設(shè)備發(fā)出讀/寫請求時，實(shí)際的硬件I/O一般就緊接著發(fā)生了，塊設(shè)備則不然，它利用一塊系統(tǒng)內(nèi)存作緩沖區(qū)，當(dāng)用戶進(jìn)程對設(shè)備請求能滿足用戶的要求，就返回請求的數(shù)據(jù)，如果不能，就調(diào)用請求函數(shù)來進(jìn)行實(shí)際的I/O操作。塊設(shè)備是主要針對磁盤等慢速設(shè)備設(shè)計(jì)的，以免耗費(fèi)過多的CPU時間來等待。

　　已經(jīng)提到，用戶進(jìn)程是通過設(shè)備文件來與實(shí)際的硬件打交道。每個設(shè)備文件都都有其文件屬性(c/b)，表示是字符設(shè)備還蔤強(qiáng)檣璞？另外每個文件都有兩個設(shè)備號，第一個是主設(shè)備號，標(biāo)識驅(qū)動程序，第二個是從設(shè)備號，標(biāo)識使用同一個設(shè)備驅(qū)動程序的不同的硬件設(shè)備，比如有兩個軟盤，就可以用從設(shè)備號來區(qū)分他們。設(shè)備文件的的主設(shè)備號必須與設(shè)備驅(qū)動程序在登記時申請的主設(shè)備號一致，否則用戶進(jìn)程將無法訪問到驅(qū)動程序。

　　最后必須提到的是，在用戶進(jìn)程調(diào)用驅(qū)動程序時，系統(tǒng)進(jìn)入核心態(tài)，這時不再是搶先式調(diào)度。也就是說，系統(tǒng)必須在你的驅(qū)動程序的子函數(shù)返回后才能進(jìn)行其他的工作。如果你的驅(qū)動程序陷入死循環(huán)，不幸的是你只有重新啟動機(jī)器了，然后就是漫長的fsck.//hehe

　　讀/寫時，它首先察看緩沖區(qū)的內(nèi)容，如果緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)

　　如何編寫Linux操作系統(tǒng)下的設(shè)備驅(qū)動程序

　　二、實(shí)例剖析

　　我們來寫一個最簡單的字符設(shè)備驅(qū)動程序。雖然它什么也不做，但是通過它可以了解Linux的設(shè)備驅(qū)動程序的工作原理。把下面的C代碼輸入機(jī)器，你就會獲得一個真正的設(shè)備驅(qū)動程序。不過我的kernel是2.0.34，在低版本的kernel上可能會出現(xiàn)問題，我還沒測試過。//xixi

　　#define __NO_VERSION__

　　#include

　　#include

　　char kernel_version = UTS_RELEASE;

　　這一段定義了一些版本信息，雖然用處不是很大，但也必不可少。Johnsonm說所有的驅(qū)動程序的開頭都要包含，但我看倒是未必。

　　由于用戶進(jìn)程是通過設(shè)備文件同硬件打交道，對設(shè)備文件的操作方式不外乎就是一些系統(tǒng)調(diào)用，如 open，read，write，close…， 注意，不是fopen， fread，但是如何把系統(tǒng)調(diào)用和驅(qū)動程序關(guān)聯(lián)起來呢？這需要了解一個非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

　　struct file_operations {

　　int (*seek) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);

　　int (*read) (struct inode * ，struct file *， char ，int);

　　int (*write) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);

　　int (*readdir) (struct inode * ，struct file *， struct dirent * ，int);

　　int (*select) (struct inode * ，struct file *， int ，select_table *);

　　int (*ioctl) (struct inode * ，struct file *， unsined int ，unsigned long);

　　int (*mmap) (struct inode * ，struct file *， struct vm_area_struct *);

　　int (*open) (struct inode * ，struct file *);

　　int (*release) (struct inode * ，struct file *);

　　int (*fsync) (struct inode * ，struct file *);

　　int (*fasync) (struct inode * ，struct file *，int);

　　int (*check_media_change) (struct inode * ，struct file *);

　　int (*revalidate) (dev_t dev);

　　}