目錄
一、驅動的作用
二、裸機驅動 VS linux驅動
1、裸機驅動
2、linux驅動
三、linux驅動位于哪里？
四、應用編程 VS 內核編程
1、共同點
2、不同點
五、linux驅動分類
1、字符設備
2、塊設備
3、網絡設備
六、Linux驅動學習難點與誤區
1、學習難點
2、學習誤區
?一、驅動的作用
相信學過os的同學，對上面的圖應該不陌生，操作系統位于應用層和硬件之間，向下管理著各種硬件資源，向上屏蔽硬件細節，提供統一操作接口。當應用層需要操作硬件時，通過各種系統調用向操作系統發出請求，操作系統根據傳入的參數，找到對應硬件的驅動，驅動再根據需求，操作硬件，完成請求。
二、裸機驅動 VS linux驅動
下面以最簡單的“點燈”實驗，來看裸機驅動和linux驅動的差別：
硬件電路圖如下：
當GPIO輸出高電平時，LED燈亮
當GPIO輸出低電平時，LED燈滅
1、裸機驅動
應用層：在while循環里，調用gpio_init()對gpio做初始化，調用Led_on()/Led_off()來控制LED亮滅
驅動層：需要用到兩個moudle：gpio和Led，其中gpio提供gpio操作函數集，如gpio_init()，gpio_output()等等，Led則提供led_init(),led_on()和led_off()?，led_on()調用gpio_ouput(1)，讓GPIO輸出高電平，從而點亮led，同理，led_off()調用gpio_ouput(0)，讓GPIO輸出低電平，從而熄滅led
2、linux驅動
首先linux驅動都是以module的形式來寫的，其次Led屬于字符設備，所以需要注冊一個字符設備，要向linux內核注冊一個字符設備，需要滿足三要素：分配設備號，實現file_operation操作集，動態分配并add一個cdev。操作gpio的操作可以包含在file_operation操作集里write函數中
你可能會疑惑：為什么linux驅動要這么復雜呢？其實一切都是為了實現“一切皆文件”的思想，這樣操作硬件就可以像操作文本文件一樣簡單啦
三、linux驅動位于哪里？
來一張linux系統全景圖：
為了提升系統的安全性，操作系統利用處理器的特權模式，將進程的地址空間分成了兩部分：用戶空間和內核空間，從上圖可以看出，驅動位于內核空間，所以驅動開發屬于內核編程范疇。
?四、應用編程 VS 內核編程
1、共同點
1）無論應用編程，還是內核編程，都是編程，編程就是寫程序，而程序 = 數據結構 + 算法，所以常用數據結構和算法是編程的基石！?
2）熟悉相應的API及其用法，應用編程需要和內核交互，比如在linux系統中操作文件，首先要open文件，open函數需要兩個參數，一個是路徑，一個是flag。linux驅動同樣需要與linux內核交互，比如創建一個字符設備需要先分配cdev結構體，再cdev_init，最后cdev_add
2、不同點
1）應用程序執行任務，從開始到結束，內核模塊將自己注冊到內核中，在module_init中做些初始化操作后，等待被調用
2）并非所有應用程序都是事件驅動類型，但所有內核模塊都是事件驅動類型
3）應用程序可以選擇偷懶不去釋放資源，由OS來統一回收，內核模塊卸載函數需要做init里相反的操作，否則資源一直被占用，直到系統重啟
4）應用程序可以使用C庫，但內核模塊只能使用內核export出來的符號表
5）處理錯誤的方式不同：應用程序一般會出現段錯誤，可以使用gdb直接調試，內核模塊可能會使系統panic，或者重啟
五、linux驅動分類
根據設備操作的特點，分為字符設備驅動，塊設備驅動和網絡設備驅動
1、字符設備
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字節流
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一般順序訪問
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存在特殊的字符設備，允許lseek，mmap等操作
2、塊設備
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以塊大小（512 byte）進行傳輸
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任意順序訪問
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可以安裝文件系統
3、網絡設備
-
使用套接字，處理網絡事務
工作中遇到絕大多數的設備為字符設備，比如串口，LCD，觸摸屏，platform設備等等都是字符設備。
六、Linux驅動學習難點與誤區
1、學習難點
1）linux驅動開發屬于內核編程，需要經常與內核其他子系統交互，因此需要熟悉linux內核
2）linux驅動需要處理并發，尤其如今已屬于SMP的天下
3）linux驅動的魯棒性要求高，否則會導致kernel panic
2、學習誤區
1）沒有硬件知識，看不懂原理圖，就不能做驅動開發
解釋：并非所有驅動都依賴對原理圖的理解，在實際工作中，驅動分為外設驅動和bsp驅動，其中bsp驅動，如pinctrl驅動，gpio驅動，clk驅動，regulator驅動，這些只依賴Soc的設計，和原理圖無關。
2）沒有開發板，就沒法學習linux驅動
解釋：如果要開發的驅動不涉及具體硬件，優先選擇qemu環境進行驅動開發
3）看書和看培訓視頻就行，不需要自己動手
解釋：20%理論 + 80%實踐，多動手，多實踐，方能事半功倍！！
4）抱著經典書狂啃就夠了
解釋：其實最好的學習資料是源代碼，經典書雖然經典，但其中內容早已過時，閱讀經典書重要的是把握其中的設計思想，閱讀最新的linux內核源代碼才知曉具體實現細節
參考資料：《LDD3》
? ? ? ? ? ? ? ? ? 《linux設備驅動開發詳解，基于4.0內核》
