第11章 嵌入式Linux设备驱动开发

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1、本章的要求第11章、嵌入式Linux设备驱动开发Linux设备驱动的基本概念Linux设备驱动程序的基本功能Linux设备驱动的运作过程常见设备驱动接口函数掌握字符设备驱动程序的编写掌握键盘设备驱动程序的编写了解块设备的编写流程www.embedu.org本章的主要内容11.1设备驱动概述11.2字符设备驱动编程11.3GPIO驱动程序实例11.4块设备驱动编程11.5中断编程11.6按键驱动程序实例11.7实验内容——test驱动www.embedu.org11.1设备驱动概述www.embedu.org设备驱

2、动简介及驱动模块操作系统是通过各种驱动程序来驾驭硬件设备的，它为用户屏蔽了各种各样的设备，驱动硬件是操作系统最基本的功能，并且提供统一的操作方式。设备驱动程序是内核的一部分，硬件驱动程序是操作系统最基本的组成部分，在Linux内核源程序中也占有60%以上。因此，熟悉驱动的编写是很重要的。Linux内核中采用可加载的模块化设计（LKMs，LoadableKernelModules），一般情况下编译的Linux内核是支持可插入式模块的，也就是将最基本的核心代码编译在内核中，其他的代码可以编译到内核中，或者编译为内核的

3、模块文件（在需要时动态加载）。www.embedu.org内核模块的主要相关命令常见的驱动程序是作为内核模块动态加载的，比如声卡驱动和网卡驱动等，而Linux最基础的驱动，如CPU、PCI总线、TCP/IP协议、APM（高级电源管理）、VFS等驱动程序则直接编译在内核文件中。有时也把内核模块叫做驱动程序，只不过驱动的内容不一定是硬件罢了，比如ext3文件系统的驱动。因此，加载驱动就是加载内核模块。lsmod列出当前系统中加载的模块，其中左边第一列是模块名，第二列是该模块大小，第三列则是使用该模块的对象数目。rmm

4、od是用于将当前模块卸载。insmod和modprobe是用于加载当前模块，但insmod不会自动解决依存关系，即如果要加载的模块引用了当前内核符号表中不存在的符号，则无法加载，也不会去查在其他尚未加载的模块中是否定义了该符号；modprobe可以根据模块间依存关系以及/etc/modules.conf文件中的内容自动加载其他有依赖关系的模块。www.embedu.org设备分类（1）Linux系统的设备分为三类：字符设备、块设备和网络设备。字符设备通常指像普通文件或字节流一样，以字节为单位顺序读写的设备，如并

5、口设备、虚拟控制台等。字符设备可以通过设备文件节点访问，它与普通文件之间的区别在于普通文件可以被随机访问（可以前后移动访问指针），而大多数字符设备只能提供顺序访问，因为对它们的访问不会被系统所缓存。但也有例外，例如帧缓存(framebuffer)是一个可以被随机访问的字符设备。块设备通常指一些需要以块为单位随机读写的设备，如IDE硬盘、SCSI硬盘、光驱等。块设备也是通过文件节点来访问，它不仅可以提供随机访问，而且可以容纳文件系统（例如硬盘、闪存等）。Linux可以使用户态程序像访问字符设备一样每次进行任意字节

6、的操作，只是在内核态内部中的管理方式和内核提供的驱动接口上不同。www.embedu.org设备分类（2）网络设备通常是指通过网络能够与其他主机进行数据通信的设备，如网卡等。内核和网络设备驱动程序之间的通信调用一套数据包处理函数，它们完全不同于内核和字符以及块设备驱动程序之间的通信（read(),write()等函数）。Linux网络设备不是面向流的设备，因此不会将网络设备的名字（例如eth0）映射到文件系统中去。$ls–l/devcrw-rw----1rootuucp4,6408-3022:58ttyS0/*

7、串口设备，c表示字符设备*/brw-r-----1rootfloppy2,008-3022:58fd0/*软盘设备，b表示块设备*/www.embedu.org设备号设备号是一个数字，它是设备的标志。就如前面所述，一个设备文件（也就是设备节点）可以通过mknod命令来创建，其中指定了主设备号和次设备号。主设备号表明设备的类型（例如串口设备、SCSI硬盘），与一个确定的驱动程序对应；次设备号通常是用于标明不同的属性，例如不同的使用方法，不同的位置，不同的操作等，它标志着某个具体的物理设备。高字节为主设备号，底字节为

8、次设备号。例如，在系统中的块设备IDE硬盘的主设备号是3，而多个IDE硬盘及其各个分区分别赋予次设备号1、2、3……$ls–l/devcrw-rw----1rootuucp4,6408-3022:58ttyS0/*主设备号4，此设备号64*/www.embedu.org驱动层次结构www.embedu.org设备驱动程序与外界的接口www.embedu.org设备驱动程序