Linux驱动框架及驱动加载
本讲主要概述Linux设备驱动框架、驱动程序的配置文件及常用的加载驱动程序的方法；并且介绍Red Hat Linux安装程序是如何加载驱动的，通过了解这个过程，我们可以自己将驱动程序放到引导盘中；安装完系统后，使用kudzu自动配置硬件程序。
Linux设备驱动概述
1. 内核和驱动模块
操作系统是通过各种驱动程序来驾驭硬件设备，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。正如我们查看屏幕上的文档时,不用去管到底使用nVIDIA芯片，还是ATI芯片的显示卡，只需知道输入命令后，需要的文字就显示在屏幕上。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较高的比例。
Linux内核中采用可加载的模块化设计（LKMs ，Loadable Kernel Modules），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，其它的代码可以选择是在内核中，或者编译为内核的模块文件。
如果需要某种功能，比如需要访问一个NTFS分区，就加载相应的NTFS模块。这种设计可以使内核文件不至于太大，但是又可以支持很多的功能，必要时动态地加载。这是一种跟微内核设计不太一样，但却是切实可行的内核设计方案。
我们常见的驱动程序就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等驱动程序则编译在内核文件中。有时也把内核模块就叫做驱动程序，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。
理解这一点很重要。因此，加载驱动时就是加载内核模块。下面来看一下有关模块的命令，在加载驱动程序要用到它们：lsmod、modprob、insmod、rmmod、modinfo。
lsmod
上面显示了当前系统中加载的模块，左边数第一列是模块名，第二列是该模块大小，第三列则是该模块使用的数量。
如果后面为unused，则表示该模块当前没在使用。如果后面有autoclean，则该模块可以被rmmod -a命令自动清洗。rmmod -a命令会将目前有autoclean的模块卸载，如果这时候某个模块未被使用，则将该模块标记为autoclean。如果在行尾的[ ]括号内有模块名称，则括号内的模
其中
系统的模块文件保存在/lib/modules/2.4.XXX/kerne目录中，根据分类分别在fs、net等子目录中，他们的互相依存关系则保存
在/lib/modules/2.4.XXX/modules.dep 文件中。
需要注意，该文件不仅写入了模块的依存关系，同时内核查找模块也是在这个文件中，使用modprobe命令，可以智能插入模块，它可以根据模块间依存关系，以及/etc/modules.conf文件中的内容智能插入模块。
insmod也是插入模块的命令，但是它不会自动解决依存关系，所以一般加载内核模块时使用的命令为modprobe。
rmmod可以删除模块，但是它只可以删除没有使用的模块。
Modinfo用来查看模块信息，如modinfo -d cdrom，在Red Hat Linux 系统中，模块的相关命令在modutils的RPM包中。
2．设备文件
当我们加载了设备驱动模块后，应该怎样访问这些设备呢？Linux是一种类Unix系统，Unix的一个基本特点是“一切皆为文件”，它抽象了设备的处理，将所有的硬件设备都像普通文件一样看待，也就是说硬件可以跟普通文件一样来打开、关闭和读写。
系统中的设备都用一个设备特殊文件代表，叫做设备文件，设备文件又分为Block（块）型设备文件、Character（字符）型设备文件和Socket（网络插件）型设备文件。Block设备文件常常指定哪些需要以块（如512字节）的方式写入的设备，比如IDE硬盘、SCSI硬盘、光驱等。
而Character型设备文件常指定直接读写，没有缓冲区的设备，比如并口、虚拟控制台等。Socket（网络插件）型设备文件指定的是网络设备访问的
型设备为b，Character型设备为c，Socket设备为s。
由此可以看出，设备文件都放在/dev目录下，比如硬盘就是
用/dev/hd*来表示，/dev/hda表示第一个IDE接口的主设备，/dev/hda1表示第一个硬盘上的第一个分区；而/dev/hdc 表示第二个IDE接口的主设
对于Block和Character型设备，使用主（Major）和辅（minor）设备编号来描述设备。主设备编号来表示某种驱动程序，同一个设备驱动程序模块所控制的所有设备都有一个共同的主设备编号，而辅设备编号用于区分该控制器下不同的设备，比如，/dev/hda1（block
3/1）、/dev/hda2(block 3/2 )和/dev/hda3( block3/3 )都代表着同一块硬盘的三个分区，他们的主设备号都是3，辅设备号分别为1、2、3。这些
IDE设备主硬盘的文件，文件名叫做harddisk。
其中
设备编号为
使用ls 接口的从设备（Slave）也是Block设备，编号为(3/64),还有另外一种设备文件
是/dev/tty*
时按“Alt + F1”可以看到该字符出现在屏幕上，这个特殊的文件就代表
备号为4，辅设备号为1。同样，/dev/tty2代表着第二个虚拟控制台，是Character设备，编号为 (4/2)。
当将/dev/cdrom加载到/mnt/cdrom中时，只要访问/mnt/cdrom系统就会自动引入到/dev/cdrom对应的驱动程序中，访问实际的数据。
有关设备文件的编号可以看内核文档/usr/src/linux-
2.*/Documentation/devices.txt 文件(在Kernel的源文件解包后的Documentation目录中)，其中详细叙述了各种设备文件编号的意义。
3.使用/proc目录中的文件监视驱动程序的状态
通过设备文件怎样访问到相应的驱动程序呢？它们中间有一个桥梁，那就是proc文件系统，它一般会被加载到/proc目录。访问设备文件时，操作系统通常会通过查找/proc目录下的值，确定由哪些驱动模块来完成任务。如果proc文件系统没有加载，访问设备文件时就会出现错
误。
Linux系统中proc文件系统是内核虚拟的文件系统，其中所有的文件都是内核中虚拟出来的，各种文件实际上是当前内核在内存中的参数。它就像是专门为访问内核而打开的一扇门，比如访问/proc/cpuinfo文件，实际上就是访问目前的CPU的参数，每一次系统启动时系统都会通过/etc/fstab
通过/proc目
访问内存中真实的数据。这些数据是实时变化产生的，可以通过以下命
/proc/sys目录下的文件一般可以直接更改，相当于直接更改内核的
另外，Linux系统中提供一些命令来查询系统的状态，如free可以查看目前的内存使用情况，ide_info可以查看ide设备的信息，例如：
#ide_info /dev/had。类似的命令还有scsi_info，可以查看SCSI设备的信息。这些命令一般也是查询/proc目录下的文件，并返回结果。
系统初始化过程驱动程序的安装
在Linux安装过程中，系统上的硬件会被检测，基于检测到的结果安装程序会决定哪些模块需要在引导时被载入。Red Hat的安装程序为anaconda，它提供了自动检测硬件，并且安装的机制。
但是，如果计算机内的某些硬件没有默认的驱动程序，比如一块SCSI卡，我们可以在启动后的boot提示符下，输入“linux dd”，在加载完内核后，系统会自动提示插入驱动盘，这时就有机会把该硬件的Linux 驱动程序装入。
如果在安装系统时，某种硬件总是因为中断冲突（ISA总线的设备较常见，比如一块ISA网卡）没法正常驱动，或者是缺少驱动程序，那么可以在boot提示符下输入“linux noprobe”。在这种模式下，安装程序不会自动配置找到的硬件，可以自己来选择现有驱动，配置驱动程序的参数，或者选择用光盘或软盘加载驱动程序。
定制引导盘
系统启动时是如何加载驱动的？下面让我们来看一下Red Hat的安装光盘是怎样引导的。当Linux安装光盘启动时，加载位于光盘上isolinux 中的内核文件vmlinuz，内核运行完毕后，又将initrd.img的虚拟文件系统加载到内存中。这个文件为ext2文件系统的镜像，经过gzip压缩，可
modules.cgz为cpio的打包文件，实际的各种驱动模块就在该文件中。我
i386
比如在modules.dep中加入该模块的名字和依存关系，将编译好的驱动模块文件加入modules.cgz中，这样就可以制定自己的安装光盘。
硬盘上的系统启动过程与上面类似，但是initrd的镜像文件要更简单些，一般在initrd-2.4.XXX.img的虚拟文件系统中，只会在/lib目录下包含ext3.o jbd.o lvm-mod.o等少数文件，用来驱动硬盘上的ext3的文件系统。加载文件系统后，就可以使用/lib/modules/2.4.XXX/下的modules.dep文件及Kernel目录中的各种驱动文件。
自动配置安装
如果安装完Linux系统后，又添加了新的硬件，那么系统必须载入正确的驱动程序才可以使用它。在Red Hat Linux中，可以使用kudzu来配置硬件。这是PnP设备的检测程序，当系统使用新硬件引导后，运行kudzu（默认会自动运行），如果新硬件被支持，那么它就会被自动检测到。该程序还会为它配置驱动模块，把结果写入到文
件/etc/sysconfig/hwconf中，kudzu可以通过对比这个文件发现新安装的硬件，并进行配置；也可以通过编辑模块配置文件/etc/modules.conf来手工指定加载模块。
Kudzu服务默认每次启动时都要运行，如果需要缩短启动时间，使
那么目录下的文件，根据这些文件中的PnP信息，kudzu可以识别各种硬件设备。
以上介绍了Linux下驱动程序的大体结构、主要的加载方式和相关配置文件，在安装Linux时加载驱动程序，并且根据需要定制自己的引导
盘，在安装完成后安装新的、即插即用硬件。下一讲开始，我们将学习具体硬件驱动的安装方法。
字符设备基础
Linux 字符设备基础 字符设备驱动程序在系统中的位置 操作系统内核需要访问两类主要设备，简单的字符设备，如打印机，键盘等；块设备，如软盘、硬盘等。与此对应，有两类设备驱动程序。分别称为字符设备驱动程序和块设备驱动程序。两者的主要差异是：与字符设备有关的系统调用几乎直接和驱动程序的内部功能结合在一起。而读写块设备则主要和快速缓冲存储区打交道。只有需要完成实际的输入／输出时，才用到块设备驱动程序。见下图： Linux 设备驱动程序的主要功能有： ● 对设备进行初始化； ● 使设备投入运行和退出服务； ● 从设备接收数据并将它们送到内核； ● 将数据从内核送到设备； ● 检测和处理设备出现的错误。 当引导系统时，内核调用每一个驱动程序的初始化函数。它的任务之一是将这一设备驱动程序使用的主设备号通知内核。同时，初始化函数还将驱动程序中的函数地址结构的指针送给内核。 内核中有两X 表。一X 表用于字符设备驱动程序，另一X 用于块设备驱动程序。这两X 表用来保存指向file_operations 结构的指针， 设备驱动程序内部的函数地址就保
存在这一结构中。内核用主设备号作为索引访问file_operations结构，因而能访问驱动程序内的子程序。 从开机到驱动程序的载入 系统启动过程中可能出现几种不同的方式检测设备硬件。首先机器硬件启动时BIOS会检测一部分必要的设备，如内存、显示器、键盘和硬盘等等。机器会把检测到的信息存放在特定的位置，如CMOS数据区。而另外某些设备会由设备驱动程序进行检测。 1 开机 2 引导部分（linux/config.h，arch/i386/boot/bootsect.S） 3 实模式下的系统初始化（arch/i386/boot/setup.S） 4 保护模式下的核心初始化 5 启动核心（init/main.c） init函数中函数调用关系如下： main.c init() filesystems.c sys_setup() genhd.c device_setup() mem.c chr_dev_init() 至此，驱动程序驻入内存。 设备驱动程序基本数据结构： struct device_struct 系统启动过程中要登记的块设备和字符设备管理表的定义在文件fs/devices.c中：struct device_struct { const char * name; struct file_operations * fops; }; static struct device_struct chrdevs[MAX_CHRDEV]; static struct device_struct blkdevs[MAX_BLKDEV]; 其实块设备表和字符设备表使用了相同的数据结构。在某些系统中，这些设备表也称作设备开关表，不同的是它们直接定义了一组函数指针进行对设备的管理。而这里系统用文件操作（file_operations）代替了那组开关。文件操作是文件系统与设备驱动程序之间的接口，系统特殊文件在建立的时候并没有把两者对应起来，只是把设备的缺省文件结构和i节点结构赋给设备文件，而真正的对应定义在系统启动之后，当设备被打开时时才进行的。 操作blkdev_open和chrdev_open定义在文件devices.c中，它们的基本功能是当设备文件初次打开时，根据该文件的i节点信息找到设备真正的文件操作接口，然后更新原来的设
Linux设备驱动程序举例
Linux设备驱动程序设计实例2007-03-03 23:09 Linux系统中，设备驱动程序是操作系统内核的重要组成部分，在与硬件设备之间 建立了标准的抽象接口。通过这个接口，用户可以像处理普通文件一样，对硬件设 备进行打开(open)、关闭(close)、读写(read/write)等操作。通过分析和设计设 备驱动程序，可以深入理解Linux系统和进行系统开发。本文通过一个简单的例子 来说明设备驱动程序的设计。 1、程序清单 //MyDev.c 2000年2月7日编写 #ifndef __KERNEL__ #define __KERNEL__//按内核模块编译 #endif #ifndef MODULE #define MODULE//设备驱动程序模块编译 #endif #define DEVICE_NAME "MyDev" #define OPENSPK 1 #define CLOSESPK 2 //必要的头文件 #include
PCI驱动编程基本框架
Linux将所有外部设备看成是一类特殊文件，称之为“设备文件”，如果说系统调用是Linux 内核和应用程序之间的接口，那么设备驱动程序则可以看成是Linux内核与外部设备之间的接口。设备驱动程序向应用程序屏蔽了硬件在实现上的细节，使得应用程序可以像操作普通文件一样来操作外部设备。 1. 字符设备和块设备 Linux抽象了对硬件的处理，所有的硬件设备都可以像普通文件一样来看待：它们可以使用和操作文件相同的、标准的系统调用接口来完成打开、关闭、读写和I/O控制操作，而驱动程序的主要任务也就是要实现这些系统调用函数。Linux系统中的所有硬件设备都使用一个特殊的设备文件来表示，例如，系统中的第一个IDE硬盘使用/dev/hda表示。每个设备文件对应有两个设备号：一个是主设备号，标识该设备的种类，也标识了该设备所使用的驱动程序；另一个是次设备号，标识使用同一设备驱动程序的不同硬件设备。设备文件的主设备号必须与设备驱动程序在登录该设备时申请的主设备号一致，否则用户进程将无法访问到设备驱动程序。 在Linux操作系统下有两类主要的设备文件：一类是字符设备，另一类则是块设备。字符设备是以字节为单位逐个进行I/O操作的设备，在对字符设备发出读写请求时，实际的硬件I/O紧接着就发生了，一般来说字符设备中的缓存是可有可无的，而且也不支持随机访问。块设备则是利用一块系统内存作为缓冲区，当用户进程对设备进行读写请求时，驱动程序先查看缓冲区中的内容，如果缓冲区中的数据能满足用户的要求就返回相应的数据，否则就调用相应的请求函数来进行实际的I/O操作。块设备主要是针对磁盘等慢速设备设计的，其目的是避免耗费过多的CPU时间来等待操作的完成。一般说来，PCI卡通常都属于字符设备。 2. 设备驱动程序接口 Linux中的I/O子系统向内核中的其他部分提供了一个统一的标准设备接口，这是通过include/linux/fs.h中的数据结构file_operations来完成的： struct file_operations { struct module *owner; loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int); ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *); ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
Linux驱动程序工作原理简介
Linux驱动程序工作原理简介 一、linux驱动程序的数据结构 (1) 二、设备节点如何产生？ (2) 三、应用程序是如何访问设备驱动程序的？ (2) 四、为什么要有设备文件系统？ (3) 五、设备文件系统如何实现？ (4) 六、如何使用设备文件系统？ (4) 七、具体设备驱动程序分析 (5) 1、驱动程序初始化时，要注册设备节点，创建子设备文件 (5) 2、驱动程序卸载时要注销设备节点，删除设备文件 (7) 参考书目 (8) 一、linux驱动程序的数据结构 设备驱动程序实质上是提供一组供应用程序操作设备的接口函数。 各种设备由于功能不同，驱动程序提供的函数接口也不相同，但linux为了能够统一管理，规定了linux下设备驱动程序必须使用统一的接口函数file_operations 。 所以，一种设备的驱动程序主要内容就是提供这样的一组file_operations 接口函数。 那么，linux是如何管理种类繁多的设备驱动程序呢？ linux下设备大体分为块设备和字符设备两类。 内核中用2个全局数组存放这2类驱动程序。 #define MAX_CHRDEV 255 #define MAX_BLKDEV 255 struct device_struct { const char * name; struct file_operations * fops; }; static struct device_struct chrdevs[MAX_CHRDEV]; static struct { const char *name; struct block_device_operations *bdops; } blkdevs[MAX_BLKDEV]; //此处说明一下，struct block_device_operations是块设备驱动程序内部的接口函数，上层文件系统还是通过struct file_operations访问的。
一个简单的演示用的Linux字符设备驱动程序.
实现如下的功能: --字符设备驱动程序的结构及驱动程序需要实现的系统调用 --可以使用cat命令或者自编的readtest命令读出"设备"里的内容 --以8139网卡为例,演示了I/O端口和I/O内存的使用 本文中的大部分内容在Linux Device Driver这本书中都可以找到, 这本书是Linux驱动开发者的唯一圣经。 ================================================== ===== 先来看看整个驱动程序的入口,是char8139_init(这个函数 如果不指定MODULE_LICENSE("GPL", 在模块插入内核的 时候会出错,因为将非"GPL"的模块插入内核就沾污了内核的 "GPL"属性。 module_init(char8139_init; module_exit(char8139_exit; MODULE_LICENSE("GPL"; MODULE_AUTHOR("ypixunil"; MODULE_DESCRIPTION("Wierd char device driver for Realtek 8139 NIC"; 接着往下看char8139_init( static int __init char8139_init(void {
int result; PDBG("hello. init.\n"; /* register our char device */ result=register_chrdev(char8139_major, "char8139", &char8139_fops; if(result<0 { PDBG("Cannot allocate major device number!\n"; return result; } /* register_chrdev( will assign a major device number and return if it called * with "major" parameter set to 0 */ if(char8139_major == 0 char8139_major=result; /* allocate some kernel memory we need */ buffer=(unsigned char*(kmalloc(CHAR8139_BUFFER_SIZE, GFP_KERNEL; if(!buffer { PDBG("Cannot allocate memory!\n"; result= -ENOMEM;
字符设备驱动程序
Linux字符设备驱动（转载） 来源: ChinaUnix博客日期：2008.01.01 18:52(共有0条评论) 我要评论 Linux字符设备驱动（转载） 这篇文章描述了在Linux 2.4下，如何建立一个虚拟的设备，对初学者来说很有帮助。原文地址：https://www.360docs.net/doc/4513120750.html,/186/2623186.shtml Linux下的设备驱动程序被组织为一组完成不同任务的函数的集合，通过这些函数使得Windows的设备操作犹如文件一般。在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作，如open ()、close ()、read ()、write () 等。 Linux主要将设备分为二类：字符设备和块设备。字符设备是指设备发送和接收数据以字符的形式进行；而块设备则以整个数据缓冲区的形式进行。字符设备的驱动相对比较简单。 下面我们来假设一个非常简单的虚拟字符设备：这个设备中只有一个4个字节的全局变量int global_var，而这个设备的名字叫做"gobalvar"。对"gobalvar"设备的读写等操作即是对其中全局变量global_var的操作。 驱动程序是内核的一部分，因此我们需要给其添加模块初始化函数，该函数用来完成对所控设备的初始化工作，并调用register_chrdev() 函数注册字符设备： static int __init gobalvar_init(void) { if (register_chrdev(MAJOR_NUM, " gobalvar ", &gobalvar_fops)) { //…注册失败 } else
NDIS驱动框架探究
NDIS驱动框架探究 By AntBean Fearless，Passion，Endure 在我看来NDIS驱动有几个难点：1.框架难，NDIS驱动的整体框架跟接触的文件过滤驱动很不一样，你需要考虑的比较多，整个框架的堆叠不再是向文件过滤驱动那样，使用AttachDevice堆叠设备，然后IoCallDriver传递请求；2.硬件操作的敏感性，网卡设备的热插拔，电源状态的变化都会影响到驱动程序；3.系统资源使用的敏感性，NDIS驱动本身是要收包发包，网络包的数据量是非常大的，如果在分配网络封包时没有及时释放，很有可能导致系统资源不足。本篇文章主要对NDIS驱动框架进行探究。 在介绍内容之前，先说明一些概念。 1.面向连接的网络和无连接的网络与面向连接的协议和无连接的协议 面向连接的网络是指通过电路交换进行的局域网。一台机器如果需要给另外一台机器发送信息，就需要先像打电话一样呼叫另外一台机器，另外一台机器可以接受或者拒绝。一旦接受，就会使用一个专用的线路维持该连接。该连接的容量是固定的，而且只归该连接所有。这种局域网最典型的例子是A TM网络。 无连接的网络是指通过分组交换传输信息的局域网。一台机器如果给另外一台机器发送信息，需要传输的数据组织成一个分组，发送出去。所有正在通信的计算机共用一个连接。典型的例子是以太网和FDDI。 (参见《用TCP/IP进行网际互联第四版》第一卷第二章底层网络技术回顾) 以上的面向连接和无连接针对的是物理上的网络硬件，属于OSI七层模型中的物理层；而面向连接的协议和无连接的协议则是针对协议的，与硬件是无关的，属于协议层。常见的面向连接的协议有TCP协议，无连接的协议有UDP协议。 2. 电源状态D0 D1 D2 D3 ACPI规定，设备处于四种状态之一，D0到D3。D0是完全打开，D3是完全关闭。D1和D2由驱动程序自己定义。 （参见《深入解析windows操作系统第四版》第九章第五小节电源管理器） 3.序列化NDIS驱动和非序列化NDIS驱动 对NDIS驱动的请求不再是IRP的形式，而是Packet的形式。其他驱动例如TDI驱动通过NDIS库函数如NdisSend向NDIS驱动发送请求，事实上NDIS库会对Packet进行排队，保证对NDIS驱动的调用是串行的，一个Packet处理完才会发送另一个Packet给NDIS驱动。这样的NDIS驱动就叫做序列化的NDIS驱动。 而一个非序列化的NDIS驱动则是指，NDIS库不负责对Packet进行排队和串行化，需要NDIS驱动自己处理同时多个Packet请求的情形。排队和管理多个并发请求的任务落到了NDIS驱动程序的头上。 （参见《深入解析windows操作系统第四版》第十三章第六小节NDIS驱动程序） NDIS驱动本身分为两种，Protocol Driver和Miniport Driver。至于NDIS中间层驱动，则是由前两种演化而来。Miniport Driver用来驱动网卡，Protocol Driver是协议驱动，负责将要
linux字符设备驱动课程设计报告
一、课程设计目的 Linux 系统的开源性使其在嵌入式系统的开发中得到了越来越广泛的应用，但其本身并没有对种类繁多的硬件设备都提供现成的驱动程序，特别是由于工程应用中的灵活性，其驱动程序更是难以统一，这时就需开发一套适合于自己产品的设备驱动。对用户而言，设备驱动程序隐藏了设备的具体细节，对各种不同设备提供了一致的接口，一般来说是把设备映射为一个特殊的设备文件，用户程序可以像对其它文件一样对此设备文件进行操作。 通过这次课程设计可以了解linux的模块机制，懂得如何加载模块和卸载模块，进一步熟悉模块的相关操作。加深对驱动程序定义和设计的了解，了解linux驱动的编写过程，提高自己的动手能力。 二、课程设计内容与要求 字符设备驱动程序 1、设计目的：掌握设备驱动程序的编写、编译和装载、卸载方法，了解设备文件的创建，并知道如何编写测试程序测试自己的驱动程序是否能够正常工作 2、设计要求： 1) 编写一个简单的字符设备驱动程序，该字符设备包括打开、读、写、I\O控制与释放五个基本操作。 2) 编写一个测试程序，测试字符设备驱动程序的正确性。 3) 要求在实验报告中列出Linux内核的版本与内核模块加载过程。 三、系统分析与设计 1、系统分析 系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，这样在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功能: 1、对设备初始化和释放； 2、把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据； 3、读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据； 4、检测和处理设备出现的错误。 字符设备提供给应用程序的是一个流控制接口，主要包括op e n、clo s e（或r ele as e）、r e ad、w r i t e、i o c t l、p o l l和m m a p等。在系统中添加一个字符设备驱动程序，实际上就是给上述操作添加对应的代码。对于字符设备和块设备，L i n u x内核对这些操作进行了统一的抽象，把它们定义在结构体fi le_operations中。 2、系统设计： 、模块设计：
一个简单字符设备驱动实例
如何编写Linux设备驱动程序 Linux是Unix操作系统的一种变种，在Linux下编写驱动程序的原理和思想完全类似于其他的Unix系统，但它dos或window环境下的驱动程序有很大的区别。在Linux环境下设计驱动程序，思想简洁，操作方便，功能也很强大，但是支持函数少，只能依赖kernel中的函数，有些常用的操作要自己来编写，而且调试也不方便。本文是在编写一块多媒体卡编制的驱动程序后的总结，获得了一些经验，愿与Linux fans共享，有不当之处，请予指正。 以下的一些文字主要来源于khg，johnsonm的Write linux device driver，Brennan's Guide to Inline Assembly，The Linux A-Z，还有清华BBS上的有关device driver的一些资料. 这些资料有的已经过时，有的还有一些错误，我依据自己的试验结果进行了修正. 一、Linux device driver 的概念 系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，这样在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功能： 1）对设备初始化和释放； 2）把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据； 3）读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据； 4）检测和处理设备出现的错误。 在Linux操作系统下有两类主要的设备文件类型，一种是字符设备，另一种是块设备。字符设备和块设备的主要区别是：在对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O一般就紧接着发生了，块设备则不然，它利用一块系统内存作缓冲区，当用户进程对设备请求能满足用户的要求，就返回请求的数据，如果不能，就调用请求函数来进行实际的I/O操作。块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的，以免耗费过多的CPU时间来等待. 已经提到，用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道。每个设备文件都都有其文件属性(c/b)，表示是字符设备还是块设备。另外每个文件都有两个设备号，第一个是主设备号，标识驱动程序，第二个是从设备号，标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备，比如有两个软盘，就可以用从设备号来区分他们。设备文件的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致，否则用户进程将无法访问到驱动程序. 最后必须提到的是，在用户进程调用驱动程序时，系统进入核心态，这时不再是抢先式调度。也就是说，系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作。如果你的驱动程序陷入死循环，不幸的是你只有重新启动机器了，然后就是漫长的fsck。 二、实例剖析 我们来写一个最简单的字符设备驱动程序。虽然它什么也不做，但是通过它可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理.把下面的C代码输入机器，你就会获得一个真正的设备
Windows驱动程序开发环境配置
Windows驱动程序开发笔记 一、WDK与DDK环境 最新版的WDK 微软已经不提供下载了这里：https://https://www.360docs.net/doc/4513120750.html,/ 可以下并且这里有好多好东东！ 不要走进一个误区：下最新版的就好，虽然最新版是Windows Driver Kit (WDK) 7_0_0，支持windows7,vista 2003 xp等但是它的意思是指在windows7操作系统下安装能编写针对windows xp vista的驱动程序， 但是不能在xp 2003环境下安装Windows Driver Kit (WDK) 7_0_0这个高版本，否则你在build的时候会有好多好多的问题. 上文build指：首先安装好WDK/DDK，然后进入"开始"->"所有程序"->"Windows Driver Kits"->"WDK XXXX.XXXX.X" ->"Windows XP"->"x86 Checked Build Environment"在弹出来的命令行窗口中输入"Build"，让它自动生成所需要的库 如果你是要给xp下的开发环境还是老老实实的找针对xp的老版DDK吧，并且xp无WDK 版只有DDK版build自己的demo 有个常见问题： 'jvc' 不是内部或外部命令,也不是可运行的程序。 解决办法：去掉build路径中的空格。 二、下载 WDK 开发包的步骤 1、访问Microsoft Connect Web site站点 2、使用微软 Passport 账户登录站点 3、登录进入之后，点击站点目录链接 4、在左侧的类别列表中选择开发人员工具，在右侧打开的类别：开发人员工具目录中找到Windows Driver Kit (WDK) and Windows Driver Framework (WDF)并添加到您的控制面板中 5、添加该项完毕后，选择您的控制面板，就可以看到新添加进来的项了。 6、点击Windows Driver Kit (WDK) and Windows Driver Framework (WDF)，看到下面有下载链接，OK，下载开始。下载后的文件名为： 6.1.6001.18002.081017-1400_wdksp-WDK18002SP_EN_DVD.iso将近600M大小。
字符设备驱动步骤
编写字符设备驱动框架的步骤 Step 1: 申请设备号（主要是申请主设备号） 有两种方式: ⑴静态申请 通过下面这个函数实现： int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name); /* register_chrdev_region() - register a range of device numbers * @from: the first in the desired range of device numbers; must include * the major number. * @count: the number of consecutive device numbers required * @name: the name of the device or driver. * * Return value is zero on success, a negative error code on failure.*/ 这种方式主要用于，驱动开发者事先知道该驱动主设备号的情况。 ⑵动态申请 通过下面这个函数实现： int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name) /* alloc_chrdev_region() - register a range of char device numbers * @dev: output parameter for first assigned number * @baseminor: first of the requested range of minor numbers * @count: the number of minor numbers required * @name: the name of the associated device or driver * * Allocates a range of char device numbers. The major number will be * chosen dynamically, and returned (along with the first minor number) * in @dev. Returns zero or a negative error code.*/ 这种方式由系统动态分配一个设备号，返回的设备号保存在参数dev中。 Step 2 :注册字符设备 在linux 内核中用struct cdev表示一个字符设备。 字符设备的注册与注销分别通过下面的两个函数来实现： int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)； /** * cdev_add() - add a char device to the system * @p: the cdev structure for the device * @dev: the first device number for which this device is responsible * @count: the number of consecutive minor numbers corresponding to this * device * * cdev_add() adds the device represented by @p to the system, making it * live immediately. A negative error code is returned on failure.
linux简单的gpio驱动实例
今天完成了嵌入式linux的第一个驱动的编写和测试，虽然是个简单的程序，但是麻雀虽小，五脏俱全，希望可以给刚开始接触驱动编写的人一些提示，共同进步。 源代码： 分析如下： 下面是我的驱动程序： #include
Linux驱动框架及驱动加载
本讲主要概述Linux设备驱动框架、驱动程序的配置文件及常用的加载驱动程序的方法；并且介绍Red Hat Linux安装程序是如何加载驱动的，通过了解这个过程，我们可以自己将驱动程序放到引导盘中；安装完系统后，使用kudzu自动配置硬件程序。 Linux设备驱动概述 1. 内核和驱动模块 操作系统是通过各种驱动程序来驾驭硬件设备，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。正如我们查看屏幕上的文档时,不用去管到底使用nVIDIA芯片，还是ATI芯片的显示卡，只需知道输入命令后，需要的文字就显示在屏幕上。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较高的比例。 Linux内核中采用可加载的模块化设计（LKMs ，Loadable Kernel Modules），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，其它的代码可以选择是在内核中，或者编译为内核的模块文件。 如果需要某种功能，比如需要访问一个NTFS分区，就加载相应的NTFS模块。这种设计可以使内核文件不至于太大，但是又可以支持很多的功能，必要时动态地加载。这是一种跟微内核设计不太一样，但却是切实可行的内核设计方案。 我们常见的驱动程序就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等驱动程序则编译在内核文件中。有时也把内核模块就叫做驱动程序，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。 理解这一点很重要。因此，加载驱动时就是加载内核模块。下面来看一下有关模块的命令，在加载驱动程序要用到它们：lsmod、modprob、insmod、rmmod、modinfo。 lsmod
Linux设备驱动程序学习(18)-USB 驱动程序(三)
Linux设备驱动程序学习（18）－USB 驱动程序（三） (2009-07-14 11:45) 分类：Linux设备驱动程序 USB urb （USB request block） 内核使用2.6.29.4 USB 设备驱动代码通过urb和所有的 USB 设备通讯。urb用 struct urb 结构描述（include/linux/usb.h ）。 urb以一种异步的方式同一个特定USB设备的特定端点发送或接受数据。一个USB 设备驱动可根据驱动的需要，分配多个 urb 给一个端点或重用单个 urb 给多个不同的端点。设备中的每个端点都处理一个 urb 队列, 所以多个 urb 可在队列清空之前被发送到相同的端点。 一个 urb 的典型生命循环如下: （1）被创建； （2）被分配给一个特定 USB 设备的特定端点； （3）被提交给 USB 核心； （4）被 USB 核心提交给特定设备的特定 USB 主机控制器驱动； （5）被 USB 主机控制器驱动处理, 并传送到设备； （6）以上操作完成后，USB主机控制器驱动通知 USB 设备驱动。 urb 也可被提交它的驱动在任何时间取消；如果设备被移除，urb 可以被USB 核心取消。urb 被动态创建并包含一个内部引用计数，使它们可以在最后一个用户释放它们时被自动释放。 struct urb
struct list_head urb_list;/* list head for use by the urb's * current owner */ struct list_head anchor_list;/* the URB may be anchored */ struct usb_anchor *anchor; struct usb_device *dev;/* 指向这个 urb 要发送的目标 struct usb_device 的指针,这个变量必须在这个 urb 被发送到 USB 核心之前被USB 驱动初始化.*/ struct usb_host_endpoint *ep;/* (internal) pointer to endpoint */ unsigned int pipe;/* 这个 urb 所要发送到的特定struct usb_device 的端点消息,这个变量必须在这个 urb 被发送到 USB 核心之前被 USB 驱动初始化.必须由下面的函数生成*/ int status;/*当 urb开始由 USB 核心处理或处理结束, 这个变量被设置为 urb 的当前状态. USB 驱动可安全访问这个变量的唯一时间是在 urb 结束处理例程函数中. 这个限制是为防止竞态. 对于等时 urb, 在这个变量中成功值(0)只表示这个 urb 是否已被去链. 为获得等时 urb 的详细状态, 应当检查 iso_frame_desc 变量. */ unsigned int transfer_flags;/* 传输设置*/ void*transfer_buffer;/* 指向用于发送数据到设备(OUT urb)或者从设备接收数据(IN urb)的缓冲区指针。为了主机控制器驱动正确访问这个缓冲, 它必须使用 kmalloc 调用来创建, 不是在堆栈或者静态内存中。对控制端点, 这个缓冲区用于数据中转*/ dma_addr_t transfer_dma;/* 用于以 DMA 方式传送数据到 USB 设备的缓冲区*/ int transfer_buffer_length;/* transfer_buffer 或者 transfer_dma 变量指向的缓冲区大小。如果这是 0, 传送缓冲没有被 USB 核心所使用。对于一个 OUT 端点, 如果这个端点大小比这个变量指定的值小, 对这个USB 设备的传输将被分成更小的块，以正确地传送数据。这种大的传送以连续的 USB 帧进行。在一个 urb 中提交一个大块数据, 并且使 USB 主机控制器去划分为更小的块, 比以连续地顺序发送小缓冲的速度快得多*/
LINUX字符设备驱动编写基本流程
---简介 Linux下的MISC简单字符设备驱动虽然使用简单，但却不灵活。 只能建立主设备号为10的设备文件。字符设备比较容易理解，同时也能够满足大多数简 单的硬件设备,字符设备通过文件系统中的名字来读取。这些名字就是文件系统中的特 殊文件或者称为设备文件、文件系统的简单结点，一般位于/dev/目录下使用ls进行查 看会显示以C开头证明这是字符设备文件crw--w---- 1 root tty 4, 0 4月 14 11:05 tty0。 第一个数字是主设备号，第二个数字是次设备号。 ---分配和释放设备编号 1)在建立字符设备驱动时首先要获取设备号，为此目的的必要的函数是 register_chrdev_region,在linux/fs.h中声明：int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name);first是你想 要分配的起始设备编号，first的次编号通常是0，count是你请求的连续设备编号的 总数。count如果太大会溢出到下一个主设备号中。name是设备的名字，他会出现在 /proc/devices 和sysfs中。操作成功返回0，如果失败会返回一个负的错误码。 2)如果明确知道设备号可用那么上一个方法可行，否则我们可以使用内核动态分配的设 备号int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor,unsigned int count, char *name);dev是个只输出的参数，firstminor请求的第一个要用的次编号， count和name的作用如上1)对于新驱动，最好的方法是进行动态分配 3)释放设备号，void unregister_chrdev_region(dev_t first unsigned int count); ---文件操作file_operations结构体，内部连接了多个设备具体操作函数。该变量内部 的函数指针指向驱动程序中的具体操作，没有对应动作的指针设置为NULL。 1)fops的第一个成员是struct module *owner 通常都是设置成THIS_MODULE。 linux/module.h中定义的宏。用来在他的操作还在被使用时阻止模块被卸载。 2)loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);该方法用以改变文件中的当前读/ 写位置 返回新位置。 3)ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);该函数用 以从设备文件 中读取数据，读取成功返回读取的字节数。
Windows驱动程序框架理解_经典入门
标题: 【原创】Windows驱动程序框架 windows驱动程序入门比较坑爹一点，本文旨在降低入门的门槛。注：下面的主要以NT式驱动为例，部分涉及到WDM驱动的差别会有特别说明。 首先，肯定是配置好对应的开发环境啦，不懂的就百度下吧，这里不再次描述了。 在Console控制台下，我们的有一个入口函数main；在Windows图形界面平台下，有另外一个入口函数Winmain。我们只要在这入口函数里面调用其他相关的函数，程序就会按照我们的意愿跑起来了。在我们用IDE开发的时候，也许你不会发现这些细微之处是如何配置出来的，一般来说我们也不用理会，因为在新建工程的时候，IDE已经帮我们把编译器（Compiler）以及连接器（Linker）的相关参数设置好，在正式编程的时候，我们只要按照规定的框架编程就行了。 同样，在驱动程序也有一个入口函数DriverEntry，这并不是一定的，但这是微软默认的、推荐使用的。在我们配置开发环境的时候我们有机会指定入口函数，这是链接器的参数/entry:"DriverEntry"。 入口函数的声明 代码: DriverEntry主要是对驱动程序进行初始化工作，它由系统进程（System）创建，系统启动的时候System系统进程就被创建了。 驱动加载的时候，系统进程将会创建新的线程，然后调用执行体组件中的对象管理器，创建一个驱动对象（DRIVER_OBJECT）。另外，系统进程还得调用执行体组件中的配置管理程序，查询此驱动程序在注册表中对应项。系统进程在调用驱动程序的Driv erEntry的时候就会将这两个值传到pDriverObject和pRegistryPath。 接下来，我们介绍下上面出现的几个数据结构： typedef LONG NTSTATUS 在驱动开发中，我们应习惯于用NTSTATUS返回信息，NTSTATUS各个位有不同的含义，我们可以也应该用宏NT_SUCCESS来判断是否返回成功。 代码: NTSTAUS的编码意义： 其中 Ser是Serviity的缩写，代表严重程度。 00：成功01：信息10：警告11：错误 C是Customer的缩写，代表自定义的位。
linux驱动程序的编写
linux驱动程序的编写 一、实验目的 1.掌握linux驱动程序的编写方法 2.掌握驱动程序动态模块的调试方法 3.掌握驱动程序填加到内核的方法 二、实验内容 1. 学习linux驱动程序的编写流程 2. 学习驱动程序动态模块的调试方法 3. 学习驱动程序填加到内核的流程 三、实验设备 PentiumII以上的PC机，LINUX操作系统，EL-ARM860实验箱 四、linux的驱动程序的编写 嵌入式应用对成本和实时性比较敏感，而对linux的应用主要体现在对硬件的驱动程序的编写和上层应用程序的开发上。 嵌入式linux驱动程序的基本结构和标准Linux的结构基本一致，也支持模块化模式，所以，大部分驱动程序编成模块化形式，而且，要求可以在不同的体系结构上安装。linux是可以支持模块化模式的，但由于嵌入式应用是针对具体的应用，所以，一般不采用该模式，而是把驱动程序直接编译进内核之中。但是这种模式是调试驱动模块的极佳方法。 系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节,这样在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件,应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作。同时,设备驱动程序是内核的一部分,它完成以下的功能:对设备初始化和释放;把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据;读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据;检测和处理设备出现的错误。在linux操作系统下有字符设备和块设备，网络设备三类主要的设备文件类型。 字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读写请求时,实际的硬件I/O一般就紧接着发生了;块设备利用一块系统内存作为缓冲区,当用户进程对设备请求满足用户要求时,就返回请求的数据。块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的,以免耗费过多的CPU时间来等待。 1 字符设备驱动结构 Linux字符设备驱动的关键数据结构是cdev和file_operations结构体。