Linux字符设备驱动基本框架

在Linux操作系统中，字符设备驱动是用于控制和通信硬件设备的一种机制，特别是那些不支持块设备接口的设备。本文将详细讲解Linux字符设备驱动的基本框架，包括混杂设备、外部中断处理以及输入子系统的使用。 让我们关注混杂设备。混杂设备是一种特殊的字符设备，它的主设备号是固定的，通常为10。与常规字符设备不同，混杂设备不需要手动创建设备文件。驱动程序中，我们首先包含`<linux/miscdevice.h>`头文件，然后声明并初始化一个`miscdevice`结构体，其中设置自动分配的从设备号、设备名称以及指向设备文件操作函数的指针。注册混杂设备使用`misc_register()`，注销则用`misc_deregister()`。 接下来，我们探讨外部中断的处理。驱动程序中，我们需要包含`<linux/interrupt.h>`和特定平台的中断头文件（例如`<mach/irqs.h>`）。中断处理程序是一个静态函数，如`irqreturn_t handler(int irq,void *dev_ID)`，必须确保它不会导致阻塞或调度，也不能直接与用户空间交互。在中断处理函数内，如果需要分配内存，应使用`GFP_ATOMIC`标志防止睡眠。注册中断使用`request_irq()`，注销使用`free_irq()`。中断触发方式可以通过`IRQF_TRIGGER_...`标志指定，例如上升沿、下降沿触发等。如果多个设备共享一个中断，可以使用`IRQF_SHARED`标志，并通过`dev_ID`传递设备信息。 我们来看输入子系统。输入子系统是Linux内核的一部分，负责处理来自键盘、鼠标等输入设备的事件。驱动程序需包含`<asm/bitops.h>`和`<linux/input.h>`头文件。声明并初始化`input_dev`结构体，设置设备名称、供应商代码、版本以及支持的事件类型（如按键、相对坐标、绝对坐标等）。使用`set_bit()`设置支持的事件和按键。注册输入设备使用`input_register_device()`，报告输入事件则用`input_report_key()`，其中`code`是事件代码，`value`表示事件状态。报告完事件后，使用`input_sync()`同步输入事件到内核。 总结起来，Linux字符设备驱动的基本框架涉及对混杂设备的注册和注销，对外部中断的处理，以及通过输入子系统来管理设备事件。这些组件共同构成了与硬件交互的基础，允许操作系统和应用程序透明地与底层硬件进行通信。理解和掌握这些概念对于编写Linux驱动程序至关重要，特别是对于那些需要实时响应硬件变化的设备，如键盘、鼠标或其他传感器设备。