面對不斷升級的內(nèi)核如何學習linux設備驅(qū)動

　　面對不斷升級的linux內(nèi)核、GNU開發(fā)工具、linux環(huán)境下的各種圖形庫，很多linux應用程序開發(fā)人員和linux設備驅(qū)動開發(fā)人員即興奮，又煩躁。興奮的是新的軟件軟件、工具給我提供了更強大的功能，煩躁的是適應新軟件的特性、搭建新環(huán)境是一項非常繁瑣的事情。本文想從以下3個方面探討一下“面對不斷升級的內(nèi)核，如何學習linux設備驅(qū)動”。

　　內(nèi)核發(fā)展的現(xiàn)狀及其對技術人員的影響

　　Linux目前主要維護2.4和2.6兩個內(nèi)核版本。在http://www.kernel.org/ 網(wǎng)站上已經(jīng)可 以下載到最新的2.6內(nèi)核linux-2.6.31，及最新的2.4內(nèi)核linux-2.4.37。穩(wěn)定版本號基本上是1~3月更新一次，如：2.6.22至2.6.23。升級版本號每1~2周更新一次，如：2.6.23.1至2.6.23.2。

　　由于高版本內(nèi)核并不完全兼容低版本內(nèi)核，所以內(nèi)核升級對從事linux開發(fā)的技術人員造成了一定的影響，特別對于linux入門人員。

　　內(nèi)核的升級對應從事linux應用程序開發(fā)的人員來說影響較小，因為系統(tǒng)調(diào)用基本保持兼容。而影響比較大的是驅(qū)動開發(fā)人員。每次內(nèi)核的更新都可以導致很多內(nèi)核函數(shù)使用上的變化。其中有內(nèi)核本身提供的函數(shù)，也有硬件平臺代碼提供的函數(shù)，后者變化的更加頻繁。這一點讓初學內(nèi)核驅(qū)動的人很迷茫，因為當他們按照手里的經(jīng)典著作，如：Alessandro的《linux設備驅(qū)動程序》，編寫驅(qū)動時，發(fā)現(xiàn)并不能夠成功的在你的linux平臺上編譯通過、或不能正常執(zhí)行。你的朋友會告訴你，你用的內(nèi)核和書里的不一致。那該怎么辦呢？

　　我想從兩個方面去解釋這個問題，一方面是如何寫好linux設備驅(qū)動，另一方面是如何應對不斷升級的內(nèi)核。

　　如何寫好Linux設備驅(qū)動

　　Linux設備驅(qū)動是linux內(nèi)核的一部分，是用來封裝硬件細節(jié)，為上層提供標準接口的一種方法。為了能夠編寫出質(zhì)量比較高的驅(qū)動，要求工程師必須具備以下幾個方面的知識：

　　熟悉處理器的性能

　　如：處理器的體系結(jié)構、匯編語言、工作模式、異常處理等此項對于初學者來說，重要程度：***。也就是說還不熟悉驅(qū)動編寫方法的情況下，可

　　以先不把重心放在這一項上，因為可能因為它的枯燥、抽象而影響到你對設備驅(qū)動的興趣。

　　隨著你不斷的熟悉驅(qū)動的編寫，你會很自然的意識到此項的重要性。

　　掌握驅(qū)動目標的硬件工作原理及通訊協(xié)議

　　如：串口控制器、顯卡控制器、硬件編解碼、存儲卡控制器、I2C通訊、SPI通訊、USB通訊、SDIO通訊、I2S通訊、PCI通訊等

　　此項的重要程度應該不用多說了，編寫設備驅(qū)動的前提就是知道設備的操作方法。但不是說要把所有設備的操作方法都熟悉了以后才可以驅(qū)動，你只需要了解你要驅(qū)動的硬件就可以了。所有這一項對于初學者來說重要程度都是：*****。

　　掌握硬件的控制方法

　　如：中斷、輪詢、DMA 通常一個硬件控制器會有多種控制方法，你需要根據(jù)系統(tǒng)性能的需要合理的選擇操作方法。

　　此項對于初學者來說：重要程度：****。初學階段以實現(xiàn)功能為目的。掌握的順序應該是，輪詢->中斷->DMA。隨著學習的深入，需要綜合考慮系統(tǒng)的性能需求，采取合適的方法。

　　良好的GNU C語言編程基礎

　　如:C語言的指針、結(jié)構體、內(nèi)存操作、鏈表、隊列、棧、C和匯編混合編程等。

　　這些編程語法是編寫設備驅(qū)動的基礎。

　　此項無論對于初學者還是熟手重要程度：*****。

　　良好的linux操作系統(tǒng)概念

　　如：多進程、多線程、進程調(diào)度、進程搶占、進程上下文、虛擬內(nèi)存、原子操作、阻塞、睡眠、同步等概念及它們之間的關系。

　　這些概念及方法在設備驅(qū)動的使用是linux設備驅(qū)動區(qū)別單片機編程的最大特點。只有理解了它們才會編寫出高質(zhì)量的驅(qū)動。

　　此項對于初學者來說：重要程度：***。開始可以以實現(xiàn)功能為目的，逐步完善自己的驅(qū)動。

　　掌握linux內(nèi)核中設備驅(qū)動的編寫接口

　　如：字符設備的cdev、塊設備的gendisk、網(wǎng)絡設備的net_device，以及基于這些基本接口的framebuffer設備的fb_info、mtd設備的mtd_info、tty設備的tty_driver、usb設備的usb_driver、mmc設備的mmc_host等

　　Linux內(nèi)核為設備驅(qū)動編寫者留下了標準的接口。驅(qū)動編寫者無需精通內(nèi)核的各個部分，只需要明確內(nèi)核留給我們的接口，并實現(xiàn)此接口就可以了。內(nèi)核流出的接口采用的是面向?qū)ο蟮乃悸罚窗涯繕嗽O備看成一個對象，通常利用一個結(jié)構體來描述這個對象。驅(qū)動工程師的任務就是實現(xiàn)這個對象。這個結(jié)構體中會包含設備的屬性（用變量表示）和操作方法（用函數(shù)指針表示）。如：字符設備的cdev

　　struct cdev {

　　struct kobject kobj;

　　struct module *owner;

　　const struct file_operations *ops; //操作方法結(jié)合，其它項都是屬性

　　struct list_head list;

　　dev_t dev;

　　unsigned int count;

　　};

　　此項對于初學者來說：重要程度：****。開始階段可以以模仿為主，即套用一些固定的模板。