Linux驅動開發要點__Linux

　　Linux驅動程式的開發與應用程式的開發有很大的區別，這些差別導致了編寫Linux裝置驅動程式與編寫應用程式的本質區別。

一、使用者態和核心態

　　Linux作業系統分為使用者態和核心態。核心態完成與硬體的互動，比如讀寫記憶體、將硬碟上的資料讀取到記憶體等。驅動程式在底層與硬體互動，因此工作在核心態。使用者態可以理解為上層的應用程式，可以是Java應用程式、Qt應用程式、Python應用程式等。Linux作業系統分成兩種狀態的原因是，即使使用者態的應用程式出現異常，也不會導致作業系統崩潰，而這一切都歸功於核心態對作業系統有很強大的保護能力。
　　
　　另一方面，Linux作業系統分為兩個狀態的原因主要是為應用程式提供一個統一的電腦硬體抽象。工作在使用者態的應用程式完全可以不考慮底層的硬體操作，這些操作由核心態程式來完成。而這些核心態程式大部分是裝置驅動程式。應用程式可以在不瞭解硬體工作原理的情況下，很好地操作硬體裝置，同時不會使硬體裝置進入非法狀態。
　　
　　值得注意的是，使用者態和核心態是可以互相轉換的。每當應用程式執行系統調用或者被硬體中斷掛起時，Linux作業系統都會從使用者態切換到核心態；當系統調用完成或者中斷處理完成後，作業系統會從核心態返回到使用者態，繼續執行應用程式。

二、模組機制

　　模組是可以在運行時加入核心的代碼，這是Linux一個很好地特性，這個特性可以使核心很容易得擴大或縮小，擴大核心可以增加核心的功能，縮小核心可以減少核心的大小。Linux核心支援多種模組，驅動程式就是其中最重要的一種，每一個模組由編譯好的目標程式碼群組成，使用insmod命令將模組加入正在啟動並執行核心，使用rmmod命令將一個未使用的模組從核心刪除。
　　
　　模組在在核心啟動時裝載稱為靜態裝載，在核心已經運行時裝載稱為動態裝載。模組可以擴充核心所期望的任何功能，但通常用於實現裝置驅動程式。
　　
　　一個模組的最基本架構代碼如下：

#include <linux/kernel.h>#include <linux/module.h>#include <linux/init.h>static int __init xxx_init(void){    /* 模組載入時的初始化工作 */    return 0;}static void __exit xxx_exit(void){    /* 模組卸載時的銷毀工作 */}module_init(xxx_init);  /* 指定模組的初始化函數的宏 */module_exit(xxx_exit);  /* 指定模組的卸載函數的宏 */MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); /* 指定許可權 */

三、匯流排，裝置，驅動

　　想要駕馭Linux驅動開發，必須深刻理解Linux匯流排裝置驅動架構。之所以會形成這樣的架構，主要是為了代碼的可重用性，因為驅動和裝置的關係是一對多的。正如主裝置號和次裝置號之分，主裝置號表示驅動程式，次裝置號表示具體的裝置。
　　
　　另外是為了提高驅動的可移植性，Linux把驅動要用到的資源（如GPIO和中斷等）剝離給裝置去管理。即在裝置裡麵包含其自己的裝置屬性，還包括了其串連到SOC所用到的資源。而驅動重點關注操作的流程和方法。
　　
　　匯流排的作用則是在軟體層面對裝置和驅動進行管理。裝置要讓系統感知自己的存在，裝置需要向匯流排註冊自己；同樣地，驅動要讓系統感知自己的存在，也需要向匯流排註冊自己。裝置和匯流排在初始化時必須要明確自己是哪種匯流排的。因此，為了達到操作一致性，Linux發明了一種虛擬匯流排，稱為Platform匯流排。
　　
　　多個裝置和多個驅動都註冊到同一個匯流排上，那裝置怎麼找到最適合自己的驅動呢，或者說驅動怎麼找到其所支援的裝置呢。這個也是由匯流排負責，匯流排就像是一個紅娘，負責在裝置和驅動中牽線。裝置會向匯流排提出自己對驅動的條件（最簡單的也是最精確的就是指定對方的名字了），而驅動也會向匯流排告知自己能夠支援的裝置的條件（一般是型號ID等，最簡單的也可以是裝置的名字）。那裝置在註冊的時候，匯流排就會遍曆註冊在它上面的驅動，找到最適合這個裝置的驅動，然後填入裝置的結構成員中；驅動註冊的時候，匯流排也會遍曆註冊在其之上的裝置，找到其支援的裝置（可以是多個，驅動和裝置的關係是1:N），並將裝置填入驅動的支援列表中。我們稱匯流排這個牽線的行為是match。牽好線之後，裝置和驅動之間的互動紅娘可不管了。