嵌入式Linux设备驱动开发之：设备驱动概述

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 /dev

crw-rw---- 1 root uucp 4, 64 08-30 22:58 ttyS0 /* 主设备号4，此设备号64 */

11.1.4 驱动层次结构

Linux下的设备驱动程序是内核的一部分，运行在内核模式下，也就是说设备驱动程序为内核提供了一个I/O接口，用户使用这个接口实现对设备的操作。图11.1显示了典型的Linux输入/输出系统中各层次结构和功能。

图11.1 Linux输入/输出系统

层次结构和功能

Linux设备驱动程序包含中断处理程序和设备服务子程序两部分。

设备服务子程序包含了所有与设备操作相关的处理代码。它从面向用户进程的设备文件系统中接受用户命令，并对设备控制器执行操作。这样，设备驱动程序屏蔽了设备的特殊性，使用户可以像对待文件一样操作设备。

设备控制器获得系统服务有两种方式：查询和中断。因为Linux的设备驱动程序是内核的一部分，在设备查询期间系统不能运行其他代码，查询方式的工作效率比较低，所以只有少数设备如软盘驱动程序采取这种方式，大多设备以中断方式向设备驱动程序发出输入/输出请求。

11.1.5 设备驱动程序与外界的接口

每种类型的驱动程序，不管是字符设备还是块设备都为内核提供相同的调用接口，因此内核能以相同的方式处理不同的设备。Linux为每种不同类型的设备驱动程序维护相应的数据结构，以便定义统一的接口并实现驱动程序的可装载性和动态性。Linux设备驱动程序与外界的接口可以分为如下3个部分。

n 驱动程序与操作系统内核的接口：这是通过数据结构file_operations（在本书后面会有详细介绍）来完成的。

n 驱动程序与系统引导的接口：这部分利用驱动程序对设备进行初始化。

n 驱动程序与设备的接口：这部分描述了驱动程序如何与设备进行交互，这与具体设备密切相关。

它们之间的相互关系如图11.2所示。

图11.2 设备驱动程序与外界的接口

11.1.6 设备驱动程序的特点

综上所述，Linux中的设备驱动程序有如下特点。

（1）内核代码：设备驱动程序是内核的一部分，如果驱动程序出错，则可能导致系统崩溃。

（2）内核接口：设备驱动程序必须为内核或者其子系统提供一个标准接口。比如，一个终端驱动程序必须为内核提供一个文件I/O接口；一个SCSI设备驱动程序应该为SCSI子系统提供一个SCSI设备接口，同时SCSI子系统也必须为内核提供文件的I/O接口及缓冲区。

（3）内核机制和服务：设备驱动程序使用一些标准的内核服务，如内存分配等。

（4）可装载：大多数的Linux操作系统设备驱动程序都可以在需要时装载进内核，在不需要时从内核中卸载。

（5）可设置：Linux操作系统设备驱动程序可以集成为内核的一部分，并可以根据需要把其中的某一部分集成到内核中，这只需要在系统编译时进行相应的设置即可。

（6）动态性：在系统启动且各个设备驱动程序初始化后，驱动程序将维护其控制的设备。如果该设备驱动程序控制的设备不存在也不影响系统的运行，那么此时的设备驱动程序只是多占用了一点系统内存罢了。