Linux设备驱动程序的概念、作用以及模块

Linux设备驱动程序的概念、作用以及模块
我们首先对linux系统整个框架要有个了解。

Linux简化了分段机制，使得虚拟地址与线性地址总是一致，因此，Linux的虚拟地址空间也为0～4G。

Linux 内核将这4G字节的空间分为两部分，分别是用户空间（0～3G）和内核空间(3G～4G)。

其中，用户空间存放的是应用程序，而内核空间存放的是内核，设备驱动和硬件。

为什么需要存在设备驱动呢？我们知道，内核是操作系统基本的部分，而操作系统是不能够直接控制硬件的，这样我们就需要设备驱动作为操作系统和硬件设备间的粘合剂，相当于一个中间人吧，负责上下两边的沟通。

驱动负责将操作系统的请求传输，转化为特定物理设备控制器能够理解的命令。

这样我们就知道，驱动需要完成两大功能：
1、为linux内核提供调用接口。

2、控制硬件。

因为寄存器是控制硬件的操作，所以驱动程序控制硬件，也就是要通过读写硬件寄存器达到控制硬件的目的。

内核是为应用程序服务的，其本质其实是函数的集合，内核要实现的功能我们可以分为两部门：基本功能和扩展功能。

其中，基本功能包括进程管理，线程管理等等，而扩展功能，可以根据用户的需求自行添加。

下面我们就来探讨一下怎样向内核添加一项功能呢？
1、我们首先想到，肯定需要写一个功能函数，假如我们命名为fun.c，那么函数写好后，必须要和linux源码一起编译，生成zImage内核镜像文件。

2、重新编译内核。

这样就得到了新的内核，这种添加的方式我们称为静态添加。

大家发现，每次修改一次fun.c，都要重新编译一次内核，灰常的麻烦，所以引进了内核模块机制，只需要加载或卸载模块，就可以动态的增加或者删除内核的功能，不用每次都重新编译，是不是很方便？那么接下来我们会想到，这个模块怎么就能和内核连接在一起呢？其实很简单，fun.c文件除了要实现功能呢，还需要包含和内核的接口，内核也提供了模块的接口，只要这两个接口一致，模块就可以融入内核，成为内核的一部分。

Linux驱动程序都是以模块的形式存在的，所以我们称之为驱动模块。

所以我们总结出添加模块的步骤是：
1、写功能函数fun.c。

怎么样编写模块的源码文件，我们以一个Hello模块实例分析。

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h> //①模块的头文件，在对应内核下
的include目录中{
… //②功能函数hello.c（同普通} 的.c文件）
Static int __int hellomudule_init(void) //③模块初始化函数
{
Printk(“Hello world!\n”);
Return 0;
}
Static void __ exit hellomodule_exit(void) //模块退出函数
{
Printk(“Goodbye world!\n”);
Return 0;
}
module_init(hellomodule_init); //④用module_init和module_exit module_exit(hellomodule_exit); 指定模块初始化函数和退出函数
MODULE_LICENSE(“GPL”) //⑤“GPL”
2、编译hello.c，生成内核模块文件hello.ko。

模块编译是通过内核顶层目录下的Makefile（如Linux-2.6.30.9/Makefile）文件来实现的。

以下是一个例子：
Obj-m=hello.o
KDIR=/home/linux-2.6.30.9
all:
make –C $(KDIR) SUBDIRS=$(shell pwd)modules //make module规
则就类似于make zImage KDIR：内核目录
SUBUDIRS：模块代码所在的目录
然后make一下，就生成了模块文件hello.ko。

3、将内核模块文件动态的装载到内核。

加载模块命令：insmod
例：
root# insmod ./hello.ko
显示当前加载的模块命令：Ismod
例：
root# Ismod
…
这样，我们就完成了整个添加模块的过程，过程还是比较容易理解的。

今天就写到这里，下次我再把具体做的点亮led灯的一个最简单的字符驱动程序总结一下。