開發(fā)linux設備驅(qū)動程序并不是想象的那么難

最近看了好多內(nèi)核編程和驅(qū)動開發(fā)的教程，也參考了一些開發(fā)板上的例子。總結(jié)下來并不是想象的高不可及。開發(fā)驅(qū)動程序需要對 內(nèi)核有一定的了解，并不是非要解讀的多么透徹。

以下所指的驅(qū)動程序都是針對具體設備，并做成模塊動態(tài)加載方式工作的。驅(qū)動程序框架是分層的，有些驅(qū)動并不是針對具體設備的如ext2文件系統(tǒng)的驅(qū)動，tcp/ip協(xié)議的驅(qū)動等等，這些可以稱之為軟驅(qū)動，工作于其他具體設備驅(qū)動程序之上。由于我們做的是嵌入式開發(fā)，僅僅編寫最低層的設備驅(qū)動就可以了。

設備驅(qū)動程序通常分為字符設備和塊設備，這是泛指分類。區(qū)別就是有緩沖區(qū)的就是塊設備，無緩沖區(qū)的就是字符設備。但是在linux源碼的drivers目錄下，不僅僅有block和char目錄，還有其他的各種設備，那是因為有些開發(fā)人員為了方便并沒有根據(jù)這種分類而是采用了更為直觀的功能分類。比如sound目錄，大家一看就知道里面存放的是各種音頻驅(qū)動了。

既然是設備驅(qū)動，我們先看看設備在linux中如何描述。在/dev目錄下存放有系統(tǒng)支持的所有設備。設備又可以成為設備節(jié)點，如果往系統(tǒng)中添加新設備，必須在/dev下創(chuàng)建相應的節(jié)點。一個設備驅(qū)動程序往往可以驅(qū)動若干設備，設備通過主設備號和次設備號區(qū)分。同一主設備號的所有設備使用一個驅(qū)動程序。次設備號為驅(qū)動程序提供了如何區(qū)分不同設備的入口。有些情況下還可以根據(jù)次設備號的高低4位區(qū)分設備的工作類型。舉個例子以hda0-hda4和hdb0-hdb4的關系，hda代表第一塊硬盤，hdb代表第二塊硬盤，由于大家都是硬盤因此此用同一驅(qū)動程序，所以had和hdb的主設備號一致。Hda后面的序號分別代表了該硬盤上的分區(qū)信息，為了有效的區(qū)分這些分區(qū)，次設備的設定做了分類，該字節(jié)的高四位代表不同的硬盤的，而低4位代表分區(qū)索引。

了解了設備的描述，我們再看看軟件的環(huán)境。開發(fā)linux下驅(qū)動程序與你所使用的發(fā)行版本無關，不管你用redhat或mandrake等，都無所謂。真正影響你的是你當前所用的內(nèi)核的版本。如果你打算在目標板上用2.4.x的內(nèi)核，而你的主機上的linux用的卻是2.6.x的系統(tǒng)，你的開發(fā)將是件麻煩的事。問題出在什么地方，你慢慢往下看就明白了。因此我們建議主機和目標系統(tǒng)采用同樣的內(nèi)核版本。

開發(fā)驅(qū)動過程中，由于采用的是內(nèi)核引用，在程序編譯時是不需要鏈接到庫文件的。因此lib路徑對我們就沒什么用了。但是由于需要引用內(nèi)核提供的各種數(shù)據(jù)結(jié)構和接口，必須設置好相應版本的include路徑，通常在/usr/include。在/usr/include下有好多頭文件，真正我們需要的只有/usr/include/linux目錄和/usr/include/asm目錄。

驅(qū)動程序設計中有兩個函數(shù)和三個數(shù)據(jù)結(jié)構最重要。Init_module和cleanup_module這兩個函數(shù)。File_operations，inode，file這三個數(shù)據(jù)結(jié)構，在linux/fs.h中定義。至于其他的象內(nèi)存操作，i/o操作，定時器，中斷，DMA等待都是提升部分了。