linux应用层到驱动层再到硬件图解（inline）

1 系统整体工作原理

     1.1  总体流程图

        1.1.1  这里举一个函数例子，比如内核给我们应用层提供的open/read/write等函数指针，这些函数在内核的fs.h中用file_operation（用来操作文件的所有接口）结构体封装，他们只是一个函数指针（用来挂接驱动里的函数实体），实体是具体用来操作硬件的，根据自己的需要写在驱动模块里面。

        1.1.2  列出上述重点

                （1）应用层->API->设备驱动->硬件

                （2）API：open、read、write、close等

                （3）驱动源码中提供真正的open、read、write、close等函数实体

 1.2  注册设备驱动（也就是KO模块里面需要做的事）

1.2.1 注册设备驱动需要理解的5点

              (1)为何要注册驱动

        解释： 注册了之后app调用的file_operation的函数指针才能正确的对接驱动里面的函数实体，正确的去操作对于的硬件

              (2)谁去负责注册

     解释：这部分的工作是驱动本身来注册

               (3)向谁注册

     解释：向内核注册

               (4)注册函数从哪里来

     解释：是内核提供的注册函数，驱动只要调用这个函数去注册即可

               (5)注册前怎样？注册后怎样？注册产生什么结果？

     解释：比如字符驱动，注册之后内核就会给我们提供一个设备号，以文件的形式打来来操作，一切皆是文件的思想，这是内核VFS虚拟文件系统为了操作方便定义出来的一套软件。

1.2.2 注册设备驱动的函数register_chrdev详解(#include )

（1）作用，驱动向内核注册自己的file_operations

（2）inline 

        解释1：加上inline在链接时，会将函数体破坏只取这个函数里面的内容，将其直接链接进去，这样减少了函数的调用层级，减小时间上的开销。一般是函数里面只有一句代码，主要是为了保证函数的封装性（方便阅读代码），比如__init定义的一个函数，我们再次将它封装去掉__。

        解释：本来只是为了效率，使用它，他还产生了另一个作用，封装好后的函数体，就可以放在h文件里面了，方便模块化，函数体本来一般不放在h文件，因为和变量定义，函数声明不一样，链接时会出现重复包含同一个函数体的错误。

1.2.3 内核如何管理设备驱动

（1）内核中有一个数组用来存储注册的字符设备驱动

        解释：内核提供一个数组，定义了255个元素，所有只能注册255个不同类型设备驱动（同一类的可以有次设备号，比如几个LED驱动）

（2）register_chrdev内部将我们要注册的驱动的信息（主要是 ）存储在数组中相应的位置

（3）cat /proc/devices查看内核中已经注册过的字符设备驱动（和块设备驱动）

流程图如下：

1.2.4 应用层如何调用驱动

     1、驱动设备文件的创建
        (1)何为设备文件
        (2)设备文件的关键信息是：设备号 = 主设备号 + 次设备号，使用ls -l去查看设备文件，就可以得到这个设备文件对应的主次设备号。

        (3)使用mknod创建设备文件：mknod /dev/xxx c 主设备号 次设备号

1.2.5 驱动如何操作硬件

1、还是那个硬件
        (1)硬件物理原理不变
        (2)硬件操作接口（寄存器）不变
        (3)硬件操作代码不变
2、哪里不同了？
        (1)寄存器地址不同。原来是直接用物理地址，现在需要用该物理地址在内核虚拟地址空间相对应的虚拟地址。寄存器的物理地址是CPU设计时决定的，从datasheet中查找到的。
        (2)编程方法不同。裸机中习惯直接用函数指针操作寄存器地址，而kernel中习惯用封装好的io读写函数来操作寄存器，以实现最大程度可移植性。