Linux中的驱动架构

一、设备驱动的作用

    任何一个计算机系统的运转都是系统中软硬件共同努力的结果，没有硬件的软件是空中楼阁，而没有软件的硬件则是一堆废铁。硬件是底层的基础，是所有软件得以运行的平台，代码最终会落实为硬件上的组合逻辑，软件则实现了具体应用。硬件较固定，软件则很灵活，可以适应各种复杂多变的应用。因此，计算机系统的软硬件互相成就了对方。

    但是，软硬件之间同样存在着悖论，那就是软件和硬件不应该互相渗透入对方的领地。为了尽可能快速地完成设计，应用软件工程师不想也不必关心硬件，而硬件工程师也难有足够的闲暇和能力来顾及软件。也就是说，应用软件工程师需要看到一个没有硬件的纯粹的软件世界，硬件必须透明地呈现给它。那么谁来实现硬件对软件工程师的隐形？于是驱动工程师就诞生了。

二、设备的分类与特点

    驱动针对的对象是存储器和外设(包括CPU内部集成的存储器和外设)，而不是针对CPU内核。Linux将存储器和外设分为三个基础大类。1. 字符设备 2.块设备3. 网络设备。字符设备指那些必须以串行顺序依次访问的设备，如触摸屏、磁带驱动器、鼠标等。块设备可以按任意顺序进行访问。网络设备面向数据包的接收和发送而设计，它并不倾向于对应文件系统的节点。内核与网络设备的通信与内核和字符设备、网络设备的通信方式完全不同，前者主要还是使用套接字接口。

三、Linux设备驱动与整个软硬件的关系

    

    如上图所示，除了网络设备外，字符设备与块设备都映射到Linux文件系统的文件和目录，通过文件系统的系统调用接口open(),write(),read(),close()等即可访问字符设备和块设备。

    应用程序可以使用Linux的系统调用接口编程，但也可以使用C库函数，处于代码可移植性的目的，后者更值得推荐。C库函数本身也通过系统调用接口而实现。

四、网络设备驱动的基本简介。

    首先简单的介绍一下聊天信息的发送过程。应用程序就将大家都熟悉的QQ来介绍。先上图。

                            

    大家在QQ聊天界面中输入了信息后，经过TCP层，先添加TCP头，在经过IP层，添加IP头，再经过eth层  添加以太网头。协议栈将数据发送到驱动层，通过网络驱动将数据发送到硬件设备。最后通过网络，找到相对的MAC地址发送到对方的硬件设备中。然后信息先通过网络驱动，再协议栈提交。去掉对应的头信息。最后将信息完整的发送到对方的应用软件中。

    这一过程中驱动工程师主要负责网络驱动的编写。