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標題: Linux內核中字符驅動模塊的設計方法 [打印本頁]

作者: XYDDD 時間: 2022-8-18 09:59
標題: Linux內核中字符驅動模塊的設計方法
今天主要和大家聊一聊，如何理解字符驅動模塊的設計方法。

第一：字符驅動模塊設計方法

在Linux世界，應用進程不能直接訪問硬件設備，當進程需要訪問硬件設備（比如讀取磁盤文件，接收網絡數據等）時，必須由用戶態模式切換至內核態模式，通過系統調用訪問硬件設備。

如上圖所示，應用程序控制硬件的必要因素包括：應用程序、設備文件、設備驅動程序和硬件。前面三個部分在控制硬件時的具體作用和形式如下

●應用程序:

應用程序是指利用系統函數或程序所定義的函數運行特殊功能的程序。Linux 中運行的應用程序在用戶空間采取進程形式運作，并且只控制系統分配的內存和文件,不能直接控制硬件。

●設備文件

設備文件與普通文件不同，它鏈接了利用內核的文件系統結構控制硬件的設備驅動程序函數。應用程序為了控制硬件，使用低級文件輸入輸出函數在設備文件上讀取或寫入數據，從而呼叫控制硬件的設備驅動程序函數。

●設備驅動程序

設備驅動可以采用模塊的方式加載到內核里，也可以直接體現在內核里，應用程序通過與相應設備驅動程序鏈接的設備文件調用字符設備驅動程序。

進而對上面進行抽象：

第二：Linux內核調用字符驅動的方法

應用程序利用open函數打開設備文件后獲取類型信息和主設備號，再利用該信息得到注冊在chrdevs的設備驅動程序index，接著利用獲取到的index值，獲得注冊在chrdevs變量上的file_operations結構體地址，該結構體記錄了字符設備驅動程序使用其注冊函數設定相應低級文件輸入輸出函數的內容。

如下圖所示，表示了設備驅動程序的運行方式。

在底層驅動里使用ioctl函數來對設備進行控制，ioctl的運行概念結構如圖：

ioctl函數上傳送的變量cmd 是應用程序用于區別向設備驅動程序請求處理內容的值，cmd 除了可區別的數字外，還包含有助于處理的幾種相應的信息。cmd 的大小為32 位,位的結構如下圖:

總結：利用內核分析，調用底層驅動函數的基本原理，方能走的更遠。

作者: 可意 時間: 2022-10-11 13:38
謝謝樓主清晰的介紹，非常贊同對原理的理解，方能走得更遠的說法！

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