《linux设备驱动程序设计》课程试卷A及答案.docx

Linux设备驱动程序设计是操作系统与硬件之间的重要桥梁，它允许操作系统与硬件设备进行通信，以实现对硬件资源的有效管理和控制。驱动程序全称为设备驱动程序，它是一种特殊的软件，能够理解特定硬件的语言并提供给操作系统一个标准接口，使得操作系统不必关心底层硬件的具体实现细节。 在Linux系统中，设备驱动程序被分为字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动三类。字符设备驱动通常用于处理一次性读写或流式数据的设备，如键盘、串口等。块设备驱动则适用于处理块状数据的设备，如硬盘、光驱等，它们的数据传输以固定大小的块为单位。网络设备驱动则是用于网络通信的设备，如网卡。 Linux内核主要由五大子系统组成：进程调度子系统、内存管理子系统、文件系统子系统、网络子系统和设备驱动子系统。这些子系统协同工作，共同维护了操作系统的正常运行。 设备驱动在无操作系统和有操作系统环境下的区别在于，在无操作系统环境下，驱动程序直接与硬件交互，没有中间层管理；而在有操作系统环境下，驱动程序通过系统调用接口与操作系统交互，操作系统负责资源分配和调度。使用操作系统可以提高资源利用率，简化编程复杂度，同时提供更好的系统稳定性和安全性。 驱动程序主要分为核心态驱动和用户态驱动。核心态驱动直接运行在内核空间，拥有最高的权限，可以直接访问硬件；用户态驱动则运行在用户空间，通过系统调用与内核交互。 Linux中的“模块”是指可动态加载和卸载的内核代码段，具有可扩展性。模块的特点是可以根据需要加载或卸载，节省内存资源，方便系统更新和维护。主设备号和次设备号是Linux设备驱动中用来唯一标识设备的编号，主设备号对应设备类型，次设备号对应同一类型下的具体设备。Linux通过这两个号码来区分不同的设备，并将设备与驱动程序关联。 `MAKEFILE`是构建程序的工具，用于自动化编译和链接过程。上述简单的`MAKEFILE`中，`aaa = hello.o`定义了一个变量，`hello: global.o $(aaa)`表示hello可执行文件依赖于global.o和hello.o，`hello.o: global.h`和`global.o: global.h`表示这两个目标文件依赖于global.h头文件，`clean`规则用于清除编译产生的中间文件。 驱动编写中常见的命令包括： - `printk`：用于在内核日志中打印信息，帮助调试。 - `insmod`：用于插入内核模块，即加载驱动程序。 - `lsmod`：列出已加载的内核模块信息。 - `rmmod`：卸载已加载的内核模块。 - `dmesg`：显示内核启动时的日志信息，也可用于查看驱动程序的运行状态。 最后给出的驱动程序示例是一个简单的字符设备驱动。`MODULE_LICENSE("GPL")`声明了该驱动遵循GPL许可。`MAJOR_NUM`定义了主设备号。`hello_read`和`hello_write`是设备的读写函数，`hello_open`和`hello_release`分别对应设备的打开和关闭。`hello_fops`结构体定义了设备的操作函数集。`hello_init`是模块初始化函数，注册设备驱动；`hello_exit`是模块清理函数，注销设备驱动。在`hello_open`和`hello_release`函数中，分别有相应的调试信息输出，表明设备的打开和关闭状态。