linux设备驱动程序设计

今天给大家分享linux设备驱动程序设计，其中也会对linux设备驱动编写实现步骤的内容是什么进行解释。

简述信息一览：

• 1、如何编写一个简单的linux内核模块和设备驱动程序
• 2、Linux驱动程序开发实例的目录
• 3、LinuxDMA驱动程序开发研究linuxdma驱动
• 4、Linux字符设备驱动编写基本流程
• 5、linux设备驱动程序——sysfs用户接口的使用

如何编写一个简单的linux内核模块和设备驱动程序

1、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。

2、在Linux下写USB设备驱动程序主要有两种方法：一种是通过模块驱动；另一种是通过用户态驱动程序，以运行在用户态下。两种驱动程序的区别在于执行权限，模块驱动程序在内核态中执行，具有最高的权限，而用户态的驱动程序会依赖于内核的接口，在用户态下执行，其权限要低于内核态。

3、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。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。

4、将驱动程序编译进Linux内核，实际上是将模块集成到内核的编译过程中。开发阶段通常会先创建.ko文件，然后通过modprobe或in***od加载。modprobe更智能，能处理依赖，而in***od则可能需要开发者自行解决依赖问题。编译驱动程序进内核涉及的步骤更为复杂，需要对Linux源码的编译规则有深入理解。

Linux驱动程序开发实例的目录

1、μClinux源代码获取与编译过程。内核高级配置与剪裁策略。μClinux驱动程序配置。μClinux启动过程分析。构建μClinux应用系统 根文件系统构建与配置。自动运行脚本文件设置。应用系统构建详细步骤。驱动程序开发 GPIO、I2C、图像***集、SPORT接口、SPI接口驱动程序设计方法。驱动程序在构建系统功能中的关键作用。

2、设备文件以文件形式存在于/dev目录下，通过文件操作如open、read、write、close进行硬件操作。驱动程序的位置：驱动程序作为内核模块，不包含main函数，而是由初始化函数启动。应用程序与驱动的工作模式不同，前者在用户态，后者在内核态。

3、在开发Linux驱动程序时，理解头文件的位置是至关重要的。不同版本的Linux内核源码中，头文件的位置会有所差异。

4、在Ubuntu系统下开发Linux驱动程序时，获取到.ko文件主要有两种方法。首先，可以选择将驱动程序直接集成到内核中。具体步骤如下：进入drivers/char目录，将编写的xxx.c文件***到此目录下。接着，需要修改drivers/char目录下的Kconfig文件，创建一个新的配置选项XXX，并模仿其他驱动选项的定义方式。

LinuxDMA驱动程序开发研究linuxdma驱动

在使用Linux内核DMA引擎与内置DMA IP的外设驱动中，DMA使用存在区别。具体实现可参考如spi-sunxi.c的代码流程。在申请DMA通道、配置参数与描述符、使用scatter list封装传输过程、映射操作函数dma_map_sg等步骤中，理解DMA映射机制对于驱动开发至关重要。DMA mapping分为一致性和流式两种类型。

在Linux驱动程序中，字符设备驱动和块设备驱动属于同一类别，二者都支持顺序或随机读取与存储操作。主要区别在于块设备驱动需要实现具体的burst操作，并且对访问有特定的边界要求。字符设备驱动则主要处理字符流数据，如串行通信或文件系统。它们的工作原理在很多方面是相似的，但块设备驱动在实现上更为复杂。

第 Linux 驱动工程师具有一定的Linux 内核基础，虽然并不要求工程师对内核各个部分有深入的研究，但至少要了解设备驱动与内核的接口，尤其是对于块设备、网络设备、Flash设备、串口设备等复杂设备。

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。

核心：简化硬件接口，利用FIFO进行数据读取与存储。传输模块：RX和TX DMA引擎模块，通过分散聚合方法执行数据传输。RX引擎接收数据，TX引擎发送数据。软件层面：接收数据时调用fpga_recv库函数，通过FPGA启动操作；发送数据时，服务器建立数据散列收集元素列表，FPGA读取散列收集数据并发出写入请求。

编写Linux设备驱动要求工程师有非常好的硬件基础，懂得SRAM、Flash、SDRAM、磁盘的读写方式，UART、I2C、USB等设备的接口以及轮询、中断、DMA的原理，PCI总线的工作方式以及CPU的内存管理单元（MMU）等。

Linux字符设备驱动编写基本流程

1、当驱动模块卸载时，需要删除cdev并释放设备号。这是确保系统稳定性和资源回收的重要步骤。设备节点管理：cdev结构体：描述字符设备的核心结构体。file_operations结构体：包含字符设备操作的核心函数指针，如open、read、write等。设备节点：在Linux系统中，字符设备通常通过设备节点与用户空间程序进行交互。

2、Linux kernel中的PCIe驱动架构基于字符设备驱动模型，关键的配置空间如command寄存器和BAR地址寄存器分别控制设备的I/O访问、内存访问和中断。BAR地址映射PCIe设备的内部空间，CPU通过访问BAR来读取设备空间，前提是在配置空间区域。

3、字符设备驱动，如I2C、SPI和音频接口，通过文件操作接口连接内核与用户空间。这些设备在/dev目录下以文件形式存在，应用程序通过文件接口与设备进行交互。核心结构体：file_operations：封装了open、read、write等关键操作，是驱动程序与用户空间交互的桥梁。

4、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。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。

5、驱动程序的注销涉及删除cdev并释放设备号，这是驱动模块卸载时的重要步骤。同时，理解cdev结构体、file_operations、file和inode结构以及设备号的分配与释放函数如register_chrdev_region（）和alloc_chrdev_region（），对于驱动的管理至关重要。

linux设备驱动程序——sysfs用户接口的使用

sysfs用户接口在Linux设备驱动程序中的使用主要是用于将设备和驱动程序的信息呈现给用户空间，便于用户读取和修改设备信息。以下是关于sysfs用户接口使用的详细解sysfs的基本概念：定义：sysfs是一个在Linux内核6版本引入的虚拟文件系统，用于呈现设备和驱动程序的信息给用户空间。

硬件抽象层：interface.c提供了统一的接口，使用户无需关心底层实现细节。例如，RTC时间设置通过rtc_set_time函数实现，这在sysfs文件系统中表现为rtc0设备的符号链接和属性。文件系统：sysfs：包含RTC设备的相关信息，如时间设置等。proc：反映系统启动后系统时间与RTC时间的同步过程。

Linux内核的PWM驱动框架***用结构体数据类型实现PWM控制器和PWM信号的抽象，提供了核心代码和sysfs接口代码。驱动开发者可以利用该框架方便地添加特定PWM控制器的驱动程序，并通过sysfs接口进行功能调试。在实现PWM驱动时，主要涉及到三个结构体数据类型：struct pwm_chip、struct pwm_ops和struct pwm_device。

关于linux设备驱动程序设计和linux设备驱动编写实现步骤的介绍到此就结束了，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于linux设备驱动编写实现步骤、linux设备驱动程序设计的信息别忘了在本站搜索。