嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)之：設(shè)備驅(qū)動(dòng)概述

11.1設(shè)備驅(qū)動(dòng)概述

11.1.1設(shè)備驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)介及驅(qū)動(dòng)模塊

操作系統(tǒng)是通過(guò)各種驅(qū)動(dòng)程序來(lái)駕馭硬件設(shè)備的，它為用戶屏蔽了各種各樣的設(shè)備，驅(qū)動(dòng)硬件是操作系統(tǒng)最基本的功能，并且提供統(tǒng)一的操作方式。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核的一部分，硬件驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)最基本的組成部分，在Linux內(nèi)核源程序中也占有60%以上。因此，熟悉驅(qū)動(dòng)的編寫(xiě)是很重要的。

在第2章中已經(jīng)提到過(guò)，Linux內(nèi)核中采用可加載的模塊化設(shè)計(jì)（LKMs，LoadableKernelModules），一般情況下編譯的Linux內(nèi)核是支持可插入式模塊的，也就是將最基本的核心代碼編譯在內(nèi)核中，其他的代碼可以編譯到內(nèi)核中，或者編譯為內(nèi)核的模塊文件（在需要時(shí)動(dòng)態(tài)加載）。

常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)程序是作為內(nèi)核模塊動(dòng)態(tài)加載的，比如聲卡驅(qū)動(dòng)和網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)等，而Linux最基礎(chǔ)的驅(qū)動(dòng)，如CPU、PCI總線、TCP/IP協(xié)議、APM（高級(jí)電源管理）、VFS等驅(qū)動(dòng)程序則直接編譯在內(nèi)核文件中。有時(shí)也把內(nèi)核模塊叫做驅(qū)動(dòng)程序，只不過(guò)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)容不一定是硬件罷了，比如ext3文件系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)。因此，加載驅(qū)動(dòng)就是加載內(nèi)核模塊。

這里，首先列舉一些模塊相關(guān)的命令。

n lsmod列出當(dāng)前系統(tǒng)中加載的模塊，其中左邊第一列是模塊名，第二列是該模塊大小，第三列則是使用該模塊的對(duì)象數(shù)目。如下所示：

$lsmod

ModuleSizeUsedby

Autofs120680(autoclean)(unused)

eepro100181281

iptable_nat 192520(autoclean)(unused)

ip_conntrack185401(autoclean)[iptable_nat]

iptable_mangle22720(autoclean)(unused)

iptable_filter22720(autoclean)(unused)

ip_tables119365[iptable_natiptable_mangleiptable_filter]

usb-ohci193280(unused)

usbcore545281[usb-ohci]

ext3677282

jbd444802[ext3]

aic7xxx1147043

sd_mod115843

scsi_mod985122[aic7xxxsd_mod]

n rmmod是用于將當(dāng)前模塊卸載。

n insmod和modprobe是用于加載當(dāng)前模塊，但insmod不會(huì)自動(dòng)解決依存關(guān)系，即如果要加載的模塊引用了當(dāng)前內(nèi)核符號(hào)表中不存在的符號(hào)，則無(wú)法加載，也不會(huì)去查在其他尚未加載的模塊中是否定義了該符號(hào)；modprobe可以根據(jù)模塊間依存關(guān)系以及/etc/modules.conf文件中的內(nèi)容自動(dòng)加載其他有依賴關(guān)系的模塊。

11.1.2設(shè)備分類

本書(shū)在前面也提到過(guò)，Linux的一個(gè)重要特點(diǎn)就是將所有的設(shè)備都當(dāng)做文件進(jìn)行處理，這一類特殊文件就是設(shè)備文件，它們可以使用前面提到的文件、I/O相關(guān)函數(shù)進(jìn)行操作，這樣就大大方便了對(duì)設(shè)備的處理。它通常在/dev下面存在一個(gè)對(duì)應(yīng)的邏輯設(shè)備節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)以文件的形式存在。

Linux系統(tǒng)的設(shè)備分為3類：字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

n 字符設(shè)備通常指像普通文件或字節(jié)流一樣，以字節(jié)為單位順序讀寫(xiě)的設(shè)備，如并口設(shè)備、虛擬控制臺(tái)等。字符設(shè)備可以通過(guò)設(shè)備文件節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)，它與普通文件之間的區(qū)別在于普通文件可以被隨機(jī)訪問(wèn)（可以前后移動(dòng)訪問(wèn)指針），而大多數(shù)字符設(shè)備只能提供順序訪問(wèn)，因?yàn)閷?duì)它們的訪問(wèn)不會(huì)被系統(tǒng)所緩存。但也有例外，例如幀緩存(framebuffer)是一個(gè)可以被隨機(jī)訪問(wèn)的字符設(shè)備。

n 塊設(shè)備通常指一些需要以塊為單位隨機(jī)讀寫(xiě)的設(shè)備，如IDE硬盤(pán)、SCSI硬盤(pán)、光驅(qū)等。塊設(shè)備也是通過(guò)文件節(jié)點(diǎn)來(lái)訪問(wèn)，它不僅可以提供隨機(jī)訪問(wèn)，而且可以容納文件系統(tǒng)（例如硬盤(pán)、閃存等）。Linux可以使用戶態(tài)程序像訪問(wèn)字符設(shè)備一樣每次進(jìn)行任意字節(jié)的操作，只是在內(nèi)核態(tài)內(nèi)部中的管理方式和內(nèi)核提供的驅(qū)動(dòng)接口上不同。