想要深入理解linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)，你必須明確以下幾個(gè)問(wèn)題：

· 應(yīng)用程序、庫(kù)、內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)程序的關(guān)系

· 設(shè)備類型

· 設(shè)備文件、主設(shè)備號(hào)與從設(shè)備號(hào)

· 驅(qū)動(dòng)程序與應(yīng)用程序的區(qū)別

· 用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)

· Linux驅(qū)動(dòng)程序功能

一、應(yīng)用程序、庫(kù)、內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)程序的關(guān)系

1) 應(yīng)用程序調(diào)用一系列函數(shù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)文件的操作完成一系列功能：      

應(yīng)用程序以文件形式訪問(wèn)各種硬件設(shè)備（Linux特有的抽象方式，把所有的硬件訪問(wèn)抽象為對(duì)文件的讀寫、設(shè)置）

函數(shù)庫(kù)：  

部分函數(shù)無(wú)需內(nèi)核的支持，由庫(kù)函數(shù)內(nèi)部通過(guò)代碼實(shí)現(xiàn)，直接完成功能

部分函數(shù)涉及到硬件操作或內(nèi)核的支持，由內(nèi)核完成對(duì)應(yīng)功能，我們稱其為系統(tǒng)調(diào)用

2) 內(nèi)核處理系統(tǒng)調(diào)用，根據(jù)設(shè)備文件類型、主設(shè)備號(hào)、從設(shè)備號(hào)（后面會(huì)講解），調(diào)用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；

3) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)直接與硬件通信；

二、設(shè)備類型

硬件是千變?nèi)f化的，沒(méi)有八千也有一萬(wàn)了，就像世界上有三種人：男人、女人、女博士一樣，linux做了一個(gè)很偉大也很艱難的分類：把所有的硬件設(shè)備分為三大類：字符設(shè)備、塊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

1) 字符設(shè)備：字符(char)設(shè)備是個(gè)能夠像字節(jié)流（類似文件）一樣被訪問(wèn)的設(shè)備。

對(duì)字符設(shè)備發(fā)出讀/寫請(qǐng)求時(shí)，實(shí)際的硬件I/O操作一般緊接著發(fā)生；

字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序通常至少要實(shí)現(xiàn)open、close、read和write系統(tǒng)調(diào)用。

比如我們常見(jiàn)的lcd、觸摸屏、鍵盤、led、串口等等，就像男人是用來(lái)干活的一樣，他們一般對(duì)應(yīng)具體的硬件都是進(jìn)行出具的采集、處理、傳輸。

2) 塊設(shè)備：一個(gè)塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序主要通過(guò)傳輸固定大小的數(shù)據(jù)（一般為512或1k）來(lái)訪問(wèn)設(shè)備。

塊設(shè)備通過(guò)buffer cache(內(nèi)存緩沖區(qū))訪問(wèn)，可以隨機(jī)存取，即：任何塊都可以讀寫，不必考慮它在設(shè)備的什么地方。

塊設(shè)備可以通過(guò)它們的設(shè)備特殊文件訪問(wèn)，但是更常見(jiàn)的是通過(guò)文件系統(tǒng)進(jìn)行訪問(wèn)。

只有一個(gè)塊設(shè)備可以支持一個(gè)安裝的文件系統(tǒng)。

比如我們常見(jiàn)的電腦硬盤、SD卡、U盤、光盤等，就像女人一樣是用來(lái)存儲(chǔ)信息的。

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3) 網(wǎng)絡(luò)接口：任何網(wǎng)絡(luò)事務(wù)都經(jīng)過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口形成，即一個(gè)能夠和其他主機(jī)交換數(shù)據(jù)的設(shè)備。

訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)接口的方法仍然是給它們分配一個(gè)唯一的名字（比如eth0），但這個(gè)名字在文件系統(tǒng)中不存在對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。

內(nèi)核和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序間的通信，嵌入式物聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)學(xué)習(xí)企鵝意義氣嗚嗚吧久零就易，完全不同于內(nèi)核和字符以及塊驅(qū)動(dòng)程序之間的通信，內(nèi)核調(diào)用一套和數(shù)據(jù)包傳輸相關(guān)的函數(shù)（socket函數(shù)）而不是read、write等。

比如我們常見(jiàn)的網(wǎng)卡設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備，就像女博士一樣，數(shù)量稀少但又不可或缺。

linux中所有的驅(qū)動(dòng)程序最終都能歸到這三種設(shè)備中，當(dāng)然他們之間也沒(méi)有非常嚴(yán)格的界限，這些都是程序中對(duì)他們的劃分而已，比如一個(gè)sd卡，我們也可以把它封裝成字符設(shè)備去操作也是沒(méi)有問(wèn)題的。就像。。。

三、設(shè)備文件、主設(shè)備號(hào)、從設(shè)備號(hào)

有了設(shè)備類型的劃分，那么應(yīng)用程序應(yīng)該怎樣訪問(wèn)具體的硬件設(shè)備呢？

或者說(shuō)已經(jīng)確定他是一個(gè)男人了，那么怎么從萬(wàn)千世界中區(qū)分他與他的不同呢？

答案是：姓名，在linux驅(qū)動(dòng)中也就是設(shè)備文件名。

那么重名怎么辦？

答案是：身份證號(hào)，在linux驅(qū)動(dòng)中也就是設(shè)備號(hào)（主、從）。

設(shè)備文件：

在linux系統(tǒng)中有一個(gè)約定俗成的說(shuō)法:“一切皆文件”，應(yīng)用程序使用設(shè)備文件節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)對(duì)應(yīng)設(shè)備， Linux下的各種硬件設(shè)備以文件的形式存放于/dev目錄下，可以使用ls /dev 查看Linux把對(duì)硬件的操作全部抽象成對(duì)文件的操作（open,read,write,close,…）

每個(gè)設(shè)備文件都有其文件屬性（c或者b），使用ls /dev -l 的命令查看， 表明其是字符設(shè)備或者塊設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒(méi)有在這個(gè)文件夾下，用來(lái)明其性別（男人、女人）

主設(shè)備號(hào)、從設(shè)備號(hào)

在設(shè)備管理中，除了設(shè)備類型外，內(nèi)核還需要一對(duì)被稱為主從設(shè)備號(hào)的參數(shù)，才能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)設(shè)備，類似人的身份證號(hào)

主設(shè)備號(hào)：  

用于標(biāo)識(shí)驅(qū)動(dòng)程序，相同的主設(shè)備號(hào)使用相同的驅(qū)動(dòng)程序，例如：S3C2440 有串口、LCD、觸摸屏三種設(shè)備，他們的主設(shè)備號(hào)各不相同；

從設(shè)備號(hào)：

用于標(biāo)識(shí)同一驅(qū)動(dòng)程序的不同硬件

例：PC的IDE設(shè)備，主設(shè)備號(hào)用于標(biāo)識(shí)該硬盤，從設(shè)備號(hào)用于標(biāo)識(shí)每個(gè)分區(qū)，2440有三個(gè)串口，每個(gè)串口的主設(shè)備號(hào)相同，從設(shè)備號(hào)用于區(qū)分具體屬于那一個(gè)串口。

四、驅(qū)動(dòng)程序與應(yīng)用程序的區(qū)別

應(yīng)用程序以main開始

驅(qū)動(dòng)程序沒(méi)有main，它以一個(gè)模塊初始化函數(shù)作為入口

應(yīng)用程序從頭到尾執(zhí)行一個(gè)任務(wù)

驅(qū)動(dòng)程序完成初始化之后不再運(yùn)行，等待系統(tǒng)調(diào)用

應(yīng)用程序可以使用glibc等標(biāo)準(zhǔn)C函數(shù)庫(kù)

驅(qū)動(dòng)程序不能使用標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)

五、用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)的區(qū)分

驅(qū)動(dòng)程序是內(nèi)核的一部分，工作在內(nèi)核態(tài)

應(yīng)用程序工作在用戶態(tài)

數(shù)據(jù)空間訪問(wèn)問(wèn)題

無(wú)法通過(guò)指針直接將二者的數(shù)據(jù)地址進(jìn)行傳遞

系統(tǒng)提供一系列函數(shù)幫助完成數(shù)據(jù)空間轉(zhuǎn)換

get_user

put_user

copy_from_user

copy_to_user

六、Linux驅(qū)動(dòng)程序功能

對(duì)設(shè)備初始化和釋放資源

把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù)

讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)和回送應(yīng)用程序請(qǐng)求的數(shù)據(jù)

檢測(cè)和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯(cuò)誤(底層協(xié)議)

用于區(qū)分具體設(shè)備的實(shí)例

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