Linux内核模块/驱动编程基础

linux内核开发时需要注意以下几个问题：
1.不能访问C库，内核不能使用标准库。这个可以在编译链接内核以后从内核目录下的.vmlinux.cmd可以看出：arm-xxx-ld -nostdlib ... ... 。不过内核在lib下实现了部分常用的函数，如memset,strcpy这类函数，还有可能针对具体体系结构进行优化的代码，一般在arch/xxx/lib下。

2.内核编程使用的GNU C，而不是我们的标准C语言语法。看看内核的代码就知道。

3.因为是内核，所以其内存没有保护机制的。因为内核是在裸机上跑的，不像应用程序是在系统基础上运行的。这个搞过嵌入式开发的人都应该懂的。

4.要慎用内核栈，尽量用全局变量或者动态分配。因为内核栈被分配了比较小的空间，稍微大一点的数据就可能溢出，而且内核栈的底部保存着有关进程的信息。

5.不要轻易使用浮点数。

6.要注意同步和并发。多处理器，内核抢占，中断都有可能会产生竞争。


内核代码还要注意可移植性，因为它可能被移植到各种平台上去。要保证代码可移植性要主要以下问题：
1.字长和数据类型
各种不同的体系结构其字长是不一样的。我们用的ARM平台，其字长为4个字节。数据类型考虑一下方面：
  1).不透明数据类型。这些数据类型一般由内核定义，其之所以这样做，为了方便兼容和后续升级。像pid_t,dev_t，atomic_t等。对这些数据类型的操作，如果内核提供了相关操作函数，应该使用这些函数，而不要手工去操作。
  2).指定数据类型。内核有些函数需要使用指定类型，那就一定要使用该类型。否则可能会出问题。
  3).长度明确的类型。像网络包有一个16字节的段。这样类型可以使用u8,u16,u32还有带符号的，不过一般使用的比较少。
  4).char符号问题。最好明确是使用是带符号的还是不带符号的。

2.数据对齐。这个在ARM平台我们应该碰到过，不小心就有可能产生取数异常。ARM7，ARM9是不支持非对齐访问的，否则异常对待。新的ARMv7体系结构的芯片可以支持非对齐访问了。

3.字节顺序。主要是字中各种字节存放的顺序。有little-endian和big-endian。


4.使用内核定义的宏，不要使用魔幻数，不要对内核做任何假设。像使用HZ,PAGE_SHIFT来代替某些假的的数字。


上面是一些基础知识，那么要进行内核编程，还需要了解哪些了。这就要看我们的内核提供了那些设施。以下是学习驱动编写的一些基础知识：
1).并发和竞态
    信号量，互斥量
    completion
    spinlock_t
    atomic_t
2).阻塞，非阻塞,异步通知
    wait_queue_t
    异步通知
3).内存管理
    kmalloc/kfree
    get_free_pages/free_gages
4).I/O操作
    register_region_mem/release_region_mem
    ioremap/iounmap
    ioread/8/16/32
    iowrite8/16/32
5).中断管理
    request_irq
    下半部机制：软中断，tasklets,工作队列(work queue)
6).DMA

7).时间函数
     延时函数，timer

有了这些基础，我们就可以进入驱动编程了。不过要理解上面的这些设施除了多看书还要多看代码，并手动去写写才能理解。看看它们的实现。

写驱动的话还需要链接下面这些基础：
字符驱动注册 regiser_chrdev_region/alloc_chrdev_region cdev_alloc/cdev_init/cdev_add/cdev_del

块设备注册和相关接口实现

网络设备驱动net_device

另外了解一下linux设备驱动模型，bus,class,device,device_driver等。使用udev/mdev来动态生成/dev目录是，需要用到/sys下的class和block目录。

然后可以了解各种框架：

misc_dev
platform_devices
i2c
rtc
spi
frame buffer/LCD
usb
mmc
tty
input/keyboard/touchscreen
sound
V4L2
MTD
Bluetooth
Infrared
WIFI Driver

参考书籍：
1).Linux Kernel Development Second Edition. By Robert Love
2).Linux Device Drivers, 3rd Edition. By Jonathan Corbet , Greg Kroah-Hartman , Alessandro Rubini