字符设备驱动开发基础

一.  简介

本文简单了解一下，在字符设备驱动开发开始前对其一些基本认识。简单了解一下，应用程序与驱动的交互原理，以及字符设备驱动开发流程。

二.  字符设备驱动开发流程

1.  在 Linux 中一切皆为文件，驱动加载成功以后会在“/dev”目录下生成一个相应的文件，应用程序通过对这个名为“/dev/xxx”(xxx 是具体的驱动文件名字)的文件进行相应的操作即可实

现对硬件的操作。

例如，/dev/led。应用程序调用open函数打开设备，比如 led。通过write函数向/dev/led写数据，假如 1表示打开，写 0表示关闭。如果要关闭设备，那么就是 close()函数。

2.  编写驱动的时候，也需要编写驱动对应的open、close，write函数。例如，字符设备驱动file_operations 结构体，这个结构体就描述了字符设备驱动操作的一个集合。

3. 驱动是分驱动框架的，要按照驱动框架来编写。

驱动最终是被应用调用的，在写驱动的时候要考虑应用开发的便利性。

驱动是分驱动框架的，要按照驱动框架来编写，对于字符设备驱动来说，重点编写应用程序对应的open、close、read、write() 等函数。

三.  应用程序和驱动的交互原理

1.  驱动做了什么？

驱动就是获取外设、或者传感器数据，也会控制外设。将一些数据会提交给应用程序。

Linux驱动编译既要编写一个驱动，还要我们编写一个简单的测试应用程序，APP。

单片机下驱动和应用都是放到一个文件里面，也就是杂糅到一起。Linux下驱动和应用是完全分开的。

2.  用户空间(用户态)和内核空间(内核态)：

Linux操作系统内核 和驱动程序 运行在内核空间，应用程序运行在用户空间。

3.  应用程序和驱动的交互

应用程序想要访问内核资源，怎么办？

有三种方法：系统调用、异常(中断)和陷入。

应用程序不会直接调用系统调用，而是通过API函数来间接的调用系统调用，比如POSIX、API和C库等。unix类操作系统中最常用的编程接口就是POSIX。

每个系统调用都有一个系统调用号。系统调用处于内核空间，应用程序无法直接访问，因此需要“陷入“到内核，方法就是软中断。陷入内核以后还要指定系统调用号。

应用程序的系统调用如下结构图所示：

可以看出，左边一列调用关系：应用程序直接进行的系统调用，例如，open() 函数。

右边一列调用关系：应用程序首先调用 C库里面的函数，C库中的函数最终调用系统调用函数。