Linux内核中字符驱动模块的设计方法 -

标题: Linux内核中字符驱动模块的设计方法 [打印本页]

作者: XYDDD 时间: 2022-8-18 09:59
标题: Linux内核中字符驱动模块的设计方法
今天主要和大家聊一聊，如何理解字符驱动模块的设计方法。

第一：字符驱动模块设计方法

在Linux世界，应用进程不能直接访问硬件设备，当进程需要访问硬件设备（比如读取磁盘文件，接收网络数据等）时，必须由用户态模式切换至内核态模式，通过系统调用访问硬件设备。

如上图所示，应用程序控制硬件的必要因素包括：应用程序、设备文件、设备驱动程序和硬件。前面三个部分在控制硬件时的具体作用和形式如下

●应用程序:

应用程序是指利用系统函数或程序所定义的函数运行特殊功能的程序。Linux 中运行的应用程序在用户空间采取进程形式运作，并且只控制系统分配的内存和文件,不能直接控制硬件。

●设备文件

设备文件与普通文件不同，它链接了利用内核的文件系统结构控制硬件的设备驱动程序函数。应用程序为了控制硬件，使用低级文件输入输出函数在设备文件上读取或写入数据，从而呼叫控制硬件的设备驱动程序函数。

●设备驱动程序

设备驱动可以采用模块的方式加载到内核里，也可以直接体现在内核里，应用程序通过与相应设备驱动程序链接的设备文件调用字符设备驱动程序。

进而对上面进行抽象：

第二：Linux内核调用字符驱动的方法

应用程序利用open函数打开设备文件后获取类型信息和主设备号，再利用该信息得到注册在chrdevs的设备驱动程序index，接着利用获取到的index值，获得注册在chrdevs变量上的file_operations结构体地址，该结构体记录了字符设备驱动程序使用其注册函数设定相应低级文件输入输出函数的内容。

如下图所示，表示了设备驱动程序的运行方式。

在底层驱动里使用ioctl函数来对设备进行控制，ioctl的运行概念结构如图：

ioctl函数上传送的变量cmd 是应用程序用于区别向设备驱动程序请求处理内容的值，cmd 除了可区别的数字外，还包含有助于处理的几种相应的信息。cmd 的大小为32 位,位的结构如下图:

总结：利用内核分析，调用底层驱动函数的基本原理，方能走的更远。

作者: 可意 时间: 2022-10-11 13:38
谢谢楼主清晰的介绍，非常赞同对原理的理解，方能走得更远的说法！

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