Linux设备驱动开发入门

### Linux设备驱动开发入门 #### 知识点详解 **一、基础知识准备** 要成为Linux设备驱动的开发者，首先必须具备以下几项基础技能： 1. **深入掌握C语言**：设备驱动开发需要熟练运用C语言，特别是对于指针、位处理函数等高级特性的理解和运用。 2. **微处理器编程知识**：理解微处理器的工作原理，如内存地址、中断机制等，这是编写高效驱动程序的关键。 3. **Linux系统架构**：熟悉Linux的用户空间和内核空间的概念，以及它们之间的交互方式。 #### 用户空间与内核空间 在Linux系统中，存在两个主要的空间：用户空间和内核空间。 1. **内核空间**：内核空间包含Linux操作系统的核心部分，负责管理硬件资源，提供统一的编程接口给用户空间的应用程序。设备驱动作为内核的一部分，起到硬件和软件之间的桥梁作用。 2. **用户空间**：这是应用程序运行的地方，包括各种用户界面程序和命令行工具。这些程序通过系统调用间接访问硬件资源，而系统调用则是由内核提供的。 #### 空间间的接口函数 为了实现用户空间与内核空间之间的通信，Linux内核提供了多种接口函数： - **用户空间函数**：如`open()`, `read()`, `write()`, `close()`等，用于操作设备或文件。 - **内核空间函数**：与用户空间函数相对应，如`file_operations`结构体中的成员函数，负责执行具体的硬件操作。 #### 内核空间与硬件设备的接口 内核空间还提供了与硬件设备直接交互的函数，例如读取硬件状态、写入控制信号等。 #### 开发第一个驱动 为了帮助理解，我们通过开发一个简单的模块化设备驱动来实践： 1. **创建源文件**：编写一个名为`nothing.c`的C源文件，其中包含基本的模块头文件导入和模块许可证声明。 2. **构建模块**：使用Makefile进行模块的编译，这需要与系统内核版本相匹配的内核源码树。在Debian Sarge环境下，可以参考文档末尾的附录B进行操作。 3. **Makefile内容**：示例中的Makefile定义了模块的目标对象文件`nothing.o`，这将被用来编译成模块。 4. **编译过程**：编译模块时，必须确保使用与系统当前运行内核版本相同的内核源代码，这样模块才能正确加载和运行。 #### 总结 Linux设备驱动开发是一项结合了高级C语言技巧、微处理器知识以及深刻理解Linux系统架构的综合性技能。通过掌握用户空间与内核空间的概念，以及两者之间的接口函数，开发者能够有效地编写出高性能的设备驱动程序。此外，实践中的模块化驱动开发，如编写`nothing.c`这样的基础模块并使用Makefile进行编译，也是理解整个流程的重要环节。随着技术的不断进步，这些基础知识和实践经验对于现代Linux系统和嵌入式设备的开发仍然至关重要。