Linux设备驱动程序(1).pptx

Linux设备驱动程序是操作系统内核的一部分，负责管理和控制计算机硬件设备。它充当了操作系统与硬件之间的接口，使得操作系统能够通过抽象的方式使用硬件设备，而不需要关心硬件的具体实现细节。设备驱动程序通过一组寄存器与硬件设备进行交互，这些寄存器包括状态寄存器、控制寄存器、数据输入寄存器和数据输出寄存器。状态寄存器用于向CPU报告设备状态，控制寄存器用于改变设备的工作模式或启动命令，数据输入寄存器用于获取设备输入的数据，数据输出寄存器则用于向设备发送数据。 Linux设备分为两类：字符设备和块设备。字符设备以字节为单位进行数据传输，如键盘和鼠标，而块设备则以数据块为单位进行读写，例如硬盘和光驱。Linux将这些设备抽象为文件，文件系统中的每个设备都对应一个设备文件，可以通过文件操作进行访问。设备文件位于/dev目录下，并包含主设备号和次设备号两个属性，分别标识驱动程序和具体设备。 设备驱动程序包含许多功能函数，如open、close、read、write、ioctl、llseek等，这些函数组成了设备驱动的函数集合。内核通过调用这些函数与设备进行通信。Linux内核通过设备编号（由主设备号和次设备号组成）来管理和识别不同设备，其中主设备号用于确定设备驱动程序，次设备号用于识别特定设备实例。 内核中三个重要的数据结构在设备驱动程序中起到了核心作用。首先是file_operations结构体，它定义了驱动程序提供的操作接口，包含了各种设备操作函数的指针。其次是file结构体，它代表了一个打开的文件，并包含了文件的状态信息。最后是inode结构体，它代表了文件系统中的节点，包含了文件的元数据信息。 为了使设备能够被应用程序访问，首先需要在系统中创建一个设备文件，这通常是通过mknod系统调用完成的，它会创建一个新的设备文件并指定其主设备号、次设备号和设备类型。主设备号和次设备号在内核中以dev_t类型存储，这是一个32位的整数，其中12位用于主设备号，20位用于次设备号。主设备号标识了与之对应的驱动程序，而次设备号则用于区分同一驱动程序下的不同设备实例。 Linux设备驱动程序是内核与硬件设备之间的桥梁，通过提供一个抽象的接口来管理硬件资源。这些驱动程序使用特定的数据结构和功能函数来执行硬件操作，它们的开发涉及对硬件细节的深刻理解以及对Linux内核编程接口的熟悉。