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LINUX设备驱动开发详解----第一篇随笔

2024-08-04 13:31:51   223人阅读

1，软件的设计宗旨呢，是高内聚，低耦合。其意思是一个驱动程序里面，尽量是自己把事情都干完，别跟其他模块或驱动牵扯太多。不然出问题的时候，就不好排查，当然这样也利于移植，只要搞清楚了驱动程序里面的代码，那换个平台，也变得轻松。

2，驱动是沟通硬件和应用的桥梁。无操作系统下的驱动一般是由一个h文件和c文件组成。h文件里面是一些结构体的定义以及提供给外部调用的函数声明，c文件就是这些函数的具体实现。无操作系统的软件结构是这样的：一个无限循环里，对设备中断的检测或轮询，并处理。　　　　应用工程师在写代码的时候，直接面对的就是驱动接口。

3，带操作系统的驱动。ok，我们会发现，带操作系统的情况下，驱动变得复杂了，不仅要完成对硬件的操作，还要与内核对接，融入内核。干啥呢？为啥搞麻烦了呢？记住了，上帝是公平的，在驱动这边麻烦点，添加了各种设备注册等函数，就是为了在应用上的便利。使得应用看待驱动都是一个样。比如：不管你是I2C，SPI或是简单的GPIO驱动，它fopen /dev/xxx，都是打开了这个驱动，write就是往里面写东西。

4，驱动的分类:

　　字符设备指那些必须以串行顺序依次进行访问的设备。

　　块设备可以用任意顺序进行访问，为什么？经过了系统的快速缓冲。

　　网络设备面向数据包的接收和发送设计，没有对应的文件系统节点。

　　另一种分类方式：I2C驱动，USB驱动，PCI驱动。这些驱动可以纳入到上面三种方式，但是其应用复杂且广泛，因此linux系统给他们定义了独特的驱动体系结构。（比如：专属于I2C的一些注册，读写等方式）
5, 中央处理器架构：冯诺依曼和哈佛。冯诺依曼是将程序指令和数据存储器合并在一起的存储器，其程序指令和数据的宽度相同。哈佛结构将程序指令和数据分开存储，指令和数据的宽度可以有不同的数据宽度。
 　　从指令集角度来讲，可分为精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）。精简指令强调尽可能的减少指令集，指令单周期执行，但是目标代码会更大。而复杂指令集强调的是指令的能力，其指令复杂，指令周期长，相应的目标代码减少。
6, NOR Flash的特点是可以芯片内执行（XIP, eXecute In Place），程序可以直接在NOR 内运行。而Nand Flash和CPU的接口必须由相应的控制电路进行转换，当然也可以通过地址线或GPIO产生Nand Flash接口的信号。NAND Flash以块方式进行访问，不支持芯片内执行。
　　RAM存储在电容器中，所以掉电后，电容漏电数据丢失。
7，USB提供四种传输方式：控制传输、同步传输、中断传输以及批量传输。
 　以太网隔离变压器的作用：信号传输，阻抗匹配，波形修复，抑制信号杂波和高电压隔离。
8，Linux内核的组成部分：1）进程调度；申请资源得不到满足时，休眠，然后等待资源释放后唤醒。2）内存管理；控制多个进程安全的共享主内存区域，完成为每个进程进行虚拟内存到物理内存的转换。3）虚拟文件；4）网络接口；5）进程间通信
9，container_of(ptr, type, member)   ptr是具体的指针，type是一个结构体，member是结构体里面的形参的名字。它的作用就是知道了type结构体里面member的指针是ptr，然后获取该type结构体的指针。
10，copy_to_user， copy_from_user实现内核空间和用户空间数据的交互：

   copy_to_user在每次拷贝时需要检测指针的合法性，也就是用户空间的指针所指向的地址的确是一段该进程本身的地址，而不是指向了不属于它的地方，而且每次都会拷贝一次数据，频繁访问内存，由于虚拟地址连续，物理地址不一定会连续，从而造成CPU的CACHE频繁失效，从而使速度降低。

  在read和write的系统函数中，注意return的值，一般是传递的字节数。

11，Linux驱动的分析方法是点面结合，将对函数和数据结构的理解放在整体架构的背景之中。

 

 

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