深入浅出Linux_设备驱动编程
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1、 目 录 .核模块 .前， 件工程师大致可分为两个层次： （ 1） 用软件工程师 （ ： 主要利用 C 库函数和 行应用软件的编写； （ 2） 件工程师（ ：主要进行 移植及备驱动程序的设计。 一般而言，固件工程师的要求要高于应用软件工程师的层次，而其中的 备驱动编程又是 序设计中比较复杂的部分，究其原因，主要包括如下几个方面： （ 1）设备驱动属于 核的部分，编写 备驱动需要有一定的 作系统内核基础； （ 2）编写 备驱动需要对硬件的原理有相当的了解，大多数情况下我们是针对一个特定的嵌入式硬件平台编写驱动的； （ 3） 备驱动中广泛涉及到多进程并发的同步、互斥等控制，容易出现 （ 4）由于属于内核的一部分， 备驱动的调试也相当复杂。 目前，市面上的 备驱动程序参考书籍非常稀缺，少有的经典是由 区的三位领导者 写的 （目前该书已经出版到第 3 版，中文译本由中国电力出版社出版） 。该书将 备驱动编写技术进行了较系统的展现，但是该书所列举实例的背景过于复杂，使得读者需要将过多的精力投放于对例子背景的理解上，很难完全集中精力于 动程序本身。往往需要将此书翻来覆去地研读许多遍，才能有较深的体
2、会。 （ 英文版封面） 本文将仍然秉承 书以实例为主的风格，但是实例的背景将非常简单，以求使读者能将集中精力于 备驱动本身，理解 核模块、 备驱动的结构、 备驱动中的并发控制等内容。另外，与 不同的是，针对设备驱动的实例，本文还给出了用户态的程序来访问该设备，展现设备驱动的运行情况及用户态和内核态的交互。相信阅读完本文将为您领悟 书中的内容打下很好的基础。 本文中的例程除引用的以外皆由笔者亲自调试通过，主要基于的内核版本为 子要在其他内核上运行只需要做少量的修改。 构建本文例程运行平台的一个较好方法是：在 台上安装 拟机，并在 拟机上安装 意安装的过程中应该选中“开发工具”和“内核开发”二项（如果本文的例程要在特定的嵌入式系统中运行，还应安装相应的交叉编译器，并 2包含相应的 代码） ，如下图： 备驱动属于内核的一部分， 核的一个模块可以以两种方式被编译和加载： （ 1）直接编译进 核，随同 动时加载； （ 2）编译成一个可加载和删除的模块，使用 载（ 令类似，但依赖于相关的配置文件） ， 除。这种方式控制了内核的大小，而模块一旦被插入内核，它就和内核其他部分一样。 下面我们给出一个内
3、核模块的例子： # /所有模块都需要的头文件 # / 关宏 ; _ n); ; _ n); 3 分析上述程序，发现一个 核模块需包含模块初始化和模块卸载函数，前者在时候运行，后者在 时候运行。初始化与卸载函数必须在宏 用前定义，否则会出现编译错误。 程序中的 用于声明模块的许可证。 如果要把上述程序编译为一个运行时加载和删除的模块，则编译命令为： I /o o 此可见， 核模块的编译需要给 示 数。 项跟着 核源代码中 录的路径。 下列命令将可加载 块： ： 果要将其直接编译入 核，则需要将源代码文件拷贝入 核源代码的相应路径里，并修改 我们有必要补充一下 核编程的一些基本知识： 内存 在 核模式下，我们不能使用用户态的 和 函数申请和释放内存。进行内核编程时，最常用的内存申请和释放函数为在 件中声明的和 ，其原型为： _ 数通常设置为 果在中断服务程序里申请内存则要用 数，因为使用 数可能会引起睡眠，不能用于非进程上下文中（在中断中是不允许睡眠的） 。 由于内核态和用户态使用不同的内存定义，所以二者之间不能直接访问对方的内存。而应该使用 的用户和内核态内存交互函数（这些函数在 被声明） ： n); 数返回不能被复制的字节数，因此，如果完全复制成功，返回值为 0。 。 这里给出的仅仅是关于内核中内存管理的皮毛，关于 存管理的更多细节知识，我们会在本文第 9 节内存与 I/O 操作进行更加深入地介绍。 输出 在内核编程中，我们不能使用用户态 C 库函数中的 函数输出信息，而只能使用。但是，内核中 函数的设计目的并不是为了和用户交流，它实际上是内核的一种日志机制，用来记录下日志信息或者给出警告提示。 4每个 会有个优先级，内核一共有 8 个优先级，它们都有对应的宏定义。如果未指定优先级，内核会选择默认的优先级 果优先级数字比 量小的话，消息就会打印到控制台上。如果 护进程在运行的话， 则不管是否向控制台输出， 消息都会被追加进 /件。 处理内核消息， 理其他系统消息，比如应用程序。 模块参数 核下， 定义的宏 用于
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