嵌入式Linux設備驅動(dòng)開(kāi)發(fā)之：設備驅動(dòng)概述

11.1設備驅動(dòng)概述

11.1.1設備驅動(dòng)簡(jiǎn)介及驅動(dòng)模塊

操作系統是通過(guò)各種驅動(dòng)程序來(lái)駕馭硬件設備的，它為用戶(hù)屏蔽了各種各樣的設備，驅動(dòng)硬件是操作系統最基本的功能，并且提供統一的操作方式。設備驅動(dòng)程序是內核的一部分，硬件驅動(dòng)程序是操作系統最基本的組成部分，在Linux內核源程序中也占有60%以上。因此，熟悉驅動(dòng)的編寫(xiě)是很重要的。

在第2章中已經(jīng)提到過(guò)，Linux內核中采用可加載的模塊化設計（LKMs，LoadableKernelModules），一般情況下編譯的Linux內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核中，其他的代碼可以編譯到內核中，或者編譯為內核的模塊文件（在需要時(shí)動(dòng)態(tài)加載）。

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

這里，首先列舉一些模塊相關(guān)的命令。

n lsmod列出當前系統中加載的模塊，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象數目。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是用于將當前模塊卸載。

n insmod和modprobe是用于加載當前模塊，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前內核符號表中不存在的符號，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；modprobe可以根據模塊間依存關(guān)系以及/etc/modules.conf文件中的內容自動(dòng)加載其他有依賴(lài)關(guān)系的模塊。

11.1.2設備分類(lèi)

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

Linux系統的設備分為3類(lèi)：字符設備、塊設備和網(wǎng)絡(luò )設備。

n 字符設備通常指像普通文件或字節流一樣，以字節為單位順序讀寫(xiě)的設備，如并口設備、虛擬控制臺等。字符設備可以通過(guò)設備文件節點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)，它與普通文件之間的區別在于普通文件可以被隨機訪(fǎng)問(wèn)（可以前后移動(dòng)訪(fǎng)問(wèn)指針），而大多數字符設備只能提供順序訪(fǎng)問(wèn)，因為對它們的訪(fǎng)問(wèn)不會(huì )被系統所緩存。但也有例外，例如幀緩存(framebuffer)是一個(gè)可以被隨機訪(fǎng)問(wèn)的字符設備。

n 塊設備通常指一些需要以塊為單位隨機讀寫(xiě)的設備，如IDE硬盤(pán)、SCSI硬盤(pán)、光驅等。塊設備也是通過(guò)文件節點(diǎn)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)，它不僅可以提供隨機訪(fǎng)問(wèn)，而且可以容納文件系統（例如硬盤(pán)、閃存等）。Linux可以使用戶(hù)態(tài)程序像訪(fǎng)問(wèn)字符設備一樣每次進(jìn)行任意字節的操作，只是在內核態(tài)內部中的管理方式和內核提供的驅動(dòng)接口上不同。