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Linux设备驱动概述 成研所操作系统团队 Linux设备驱动简介 内核和驱动模块 字符型设备 块设备 网络接口设备 中断处理 常用调试技术 设备驱动的作用 系统与硬件的接口 部分应用与硬件的接口 让硬件为用户可用，一般驱动本身不给用户定制策略 许多驱动程序是同用户程序一起发行的，这样对于硬件使用策略提供给了用户态的应用层 设备分类 字符型设备 仅仅是数据通道，其读写实质是数据的输入和输出 存取时没有缓存 块设备 文件系统的宿主 块设备的读写，内核都有缓存来支持，块设备必须能够随机存取 网络设备 不再调用read/write，而是调用数据包协议 上层协议自动调用发送程序 硬件中断通知接收 设备文件 设备文件 Linux认为“一切皆文件”，设备驱动也可以像文件一样读、写、开、关。 驱动设备文件都在/dev下，如/dev/hda1 Block型设备文件类型为b，Character型设备为c，Socket设备为s 查看设备文件 file 设备名 ls -l 设备名 设备文件 主设备号和从设备号 针对字符型和块设备文件，使用主、从设备号来描述设备 主设备编号表示某种驱动程序 辅设备区分不同设备 例如/dev/hda1、2、3（block 3/1） 同一块硬盘的3块分区 3/1的3为主设备号，1为从设备号 创建设备文件 mknod harddisk b 3 0 设备文件 /proc目录 设备文件与驱动的桥梁 访问设备文件时，查找/proc目录下的值，确定驱动模块 /proc目录下的文件为虚拟文件，实际是内核在内存中的参数。 每次启动系统，自动将/etc/fstab中的设置信息作为proc文件加载到/proc目录下。 Linux设备驱动简介 内核和驱动模块 字符型设备 块设备 网络接口设备 中断处理 常用调试技术 内核态与用户态 内核态 内核态程序是运行在特权模式下，可以运行特权指令，可以访问特殊地址空间。 运行于内核态的进程拥有独立的地址空间，各进程互不影响，因此相对于用户态的程序安全而可靠，独立而封闭。 设备驱动通常运行于内核态 用户态 一般为应用程序 用户态进程优先级低于内核态进程 独立性、安全性不如内核态 设备驱动加载方式 内核 包含最基本的驱动 CPU PCI总线 TCP/IP协议 APM（高级电源管理） VFS 内核模块 一般的外设驱动 不一定是硬件的驱动，如ext3文件系统驱动 动态加载进内核后，成为内核一部分 模块命令 lsmod 列出已加载的模块 modprobe 智能插入模块。根据模块间依存关系，以及/etc/modules.conf文件中的内容插入。 insmod 插入模块，但不会解决依赖关系。 rmmod 删除模块 modinfo 查看模块信息 Linux设备驱动简介 内核和驱动模块 字符型设备 块设备 网络接口设备 中断处理 常用调试技术 字符型设备注册 register_chrdev注册函数 int register_chrdev (unsigned int major, const char * name, struct file_operations *fops); major:被请求的主设备号 name:设备名称 fops:一个指向一组操作（open，read等等）表的指 针。这个表的每一个项都指向由驱动程序定义的 处理相应请求的函数。 文件操作数据结构 file_operations结构：由内核调用来访问驱动程序的函数 struct file_operations { struct module *owner; loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); ssize_t (*read) (struct file *, char *, size_t, loff_t *); ssize_t (*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t *); unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *); int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long); int (*open) (struct inode *, struct file *); int (*release) (struct inode *, struct file *) } 主要操作 open 递增使用计数 检查设备特定的错误（如未就绪或类似硬件问题） 如果设备是首次打开，则对其初始化 识别次设备号，并