Linux 驱动开发

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图形用户界面让简单的任务更容易完成， 而命令行界面使完成复杂的任务成为可能。

概念

Linux 设计中强调的一个基本观点是：机制和策略分离。因此，驱动应是对策略透明的。

功能 运行空间 特征 一般场景
策略 处理如何使用这些能力 用户空间 灵活 应用
机制 解决提供什么能力 内核空间 相对稳定 驱动

设备驱动与整个软硬件系统的关系

Linux 设备驱动与整个软硬件系统的关系

Linux 用户空间的文件编程有两种方法，即通过 Linux API 和 通过 C 库函数访问文件。

驱动分类

  • 字符设备：按键、键盘、触摸屏、USB、鼠标等
  • 块设备：硬盘、eMMC等
  • 网络接口：

驱动开发

流程

Linux 内核中增加程序需要完成以下3项工作：

  1. 将编写的源代码复制到 Linux 内核源代码的相应目录
  2. 在目录的 Kconfig 文件中增加关于新源代码对应项目的编译配置选项
  3. 在目录的 Makefile 文件中增加对新源代码的编译条目

工具

Shell

Shell是系统的用户界面，提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。它接收用户输入的命令并把它送入内核去执行。

GCC

GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套装），是一套由GNU开发的编程语言编译器。通过它可将源码编译成二进制文件。

启动引导程序

引导程序（bootloader），使系统启动、引导进内核。通常在一个 GNU/Linux 系统中选用 GNUGRUB 做为引导程序，如 Nvidia 的 Linux For Tegra R21.4 引导程序 U-boot。

包管理

apt-get是debian，ubuntu发行版的包管理工具。apt-get update可以确保软件包列表最新。

相关概念

  1. Linux 发行版 ＝ packages ＋ 应用程序管理工具
  2. 软件包（package）＝ 程序 ＋ 共享库 ＋开发包 ＋ 使用说明 ＋ 元数据 ＋ 依赖关系 等
  3. 元数据（metadata）：用于软件包检索
  4. 依赖关系（dependencies）：描述软对可执行环境（对其他程序、库等）的依赖文件

常见包格式

  • tgz：
  • deb：标准 Debian 软件包格式
  • rpm：

编程风格

  • Documents/CodingStyle
  • scripts/checkpatch.pl：检查代码风格是否符合 CodingStyle
  • 工程阶段，一般可以在 SCM 软件的服务器端用 pre-commit hook，自动检查工程师提交的代码是否符合 Linux 的编码风格，如果不符合，则自动拦截

字符设备驱动

字符设备驱动的结构

cdev 结构体

  • register_chrdev_region() 或 alloc_chrdev_region() 向系统申请设备号
  • cdev_add() 向系统注册字符设备
  • cdev_del() 从系统注销字符设备
  • unregister_chrdev_region() 释放已申请的设备号

file_operations 结构体

设备驱动的分层思想

  1. 输入设备驱动
  2. RTC 设备驱动
  3. Framebuffer 设备驱动
  4. 终端设备驱动
  5. misc 设备驱动

附录

建议 “微信读书” 王宝华的《Linux 设备驱动开发详解：基于最新的 Linux 4.0 内核》

  1. Ubuntu 的 VirtualBox 镜像 (提取码 m7g5)。系统中 账号、密码 "baohua"
  2. Linux Cross Reference：Linux内核源码的交叉索引
  3. minicom：串口通信工具
  4. Linux Device Drivers 3 examples
  5. LinuxQuestions
  6. Linux Kernel Newbies：Linux 每个版本具体变更
  7. Linux Weather Forecast：Linux 近期热点和走向
  8. Linux 内核
  9. 硬件基础
  10. Ubuntu 中文