设备驱动程序的特点-数据结构
Linux设备驱动程序接口
§1. Linux驱动程序接口系统调用是操作系统内核与应用程序之间的接口，设备驱动程序则是操作系统内核与机器硬件的接口。
几乎所有的系统操作最终映射到物理设备，除了CPU、内存和少数其它设备，所有的设备控制操作都由该设备特殊的可执行代码实现，此代码就是设备驱动程序。
操作系统内核需要访问两类主要设备:字符设备和块设备。
与此相关主要有两类设备驱动程序，字符设备驱动程序和块设备驱动程序。
Linux（也是所有UNIX）的基本原理之一是：系统试图使它对所有各类设备的输入、输出看起来就好象对普通文件的输入、输出一样。
设备驱动程序本身具有文件的外部特征，它们都能使用象open（），close（），read（），write（）等系统调用。
为使设备的存取能象文件一样处理，所有设备在目录中应有对应的文件名称，才可使用有关系统调用。
通常Linux驱动程序接口分为如下四层：1).应用程序进程与内核的接口；2).内核与文件系统的接口；3).文件系统与设备驱动程序的接口；4).设备驱动程序与硬件设备的接口。
§2. 驱动程序文件操作数据结构每个驱动程序都有一个file-operation的数据结构，包含指向驱动程序内部函数的指针。
file-operation的数据结构为：struct file-operation {int （*lseek）（）；int （*read）（）；int （*write）（）；int （*readdir）（）；int （*select）（）；int （*ioctl）（）；int （*mmap）（）；int （*open）（）；int （*close）（）；int （*release）（）；int （*fsync）（）；int （*fasync）（）；int （*check-media-change）（）；int （*revalidate）（）；}内核中有两个表，一个用于字符设备驱动程序，一个用于块设备驱动程序。
IPMI驱动程序设计分析
IPMI驱动程序设计分析1. 引言Linux下开发驱动程序一直都是一个难点，在这里结合IPMI驱动程序的开发过程，介绍一下Linux下的驱动开发。
2. Linux驱动开发基础驱动程序的作用就是联系用户程序与硬件设备，Linux操作系统（其他高级操作系统也一样）不会把底层硬件系统直接暴露给用户以保证系统的健壮性，因此如果用户程序需要操作硬件设备就需要按照Linux系统给定的方式进行——编写驱动程序，通过系统调用的方式访问硬件设备。
Linux系统中有一个重要的概念：“所有设备都视为文件”。
因此用户程序对外设的操作其实都表现为对文件的操作，Linux为用户程序提供了标准的文件操作系统调用，如open，close，write，read，ioctl，select等等。
例如：用户程序需要通过IPMI设备访问BMC，首先调用open()，打开一个设备。
通常设备放在/dev/目录下，如：fd = open("/dev/ipmi-uart",O_RDWR,S_IRUSR | S_IWUSR);这个open就是Linux系统的一个系统调用。
应用程序通过/dev/ipmi-uart，与IPMI驱动程序进行了关联，后续的操作，如ioctl，read，write都会调用驱动程序中相关的例程来实现。
一般驱动程序可以分为两个部分：1、面向底层硬件的接口，如，通过硬件发送数据，从硬件接收数据，具体的说，UART 的地层收发接口；2、面向用户程序的接口，为用户程序提供fops（file operations），也就是open，close，ioctl，write，read系统调用在驱动中的详细实现。
Linux 内核中采用可加载的模块化设计（LKMs，Loadable Kernel Modules），一般情况下编译的Linux 内核是支持可插入式模块的，也就是将最基本的核心代码编译在内核中，其他的代码可以选择在内核中，或者编译为内核的模块文件。
内存设备驱动程序设计分析
完整的内存设备驱动程序目录一、设备驱动中的并发控制 (2)1、并发 (2)2、自旋锁 (2)2.1、自旋锁的使用 (2)3、信号量 (2)3.1、信号量的相关操作 (3)3.2、信号量用于同步 (3)二、设备驱动中的阻塞与非阻塞 (3)1、阻塞操作 (3)2、非阻塞操作 (3)3、等待队列 (3)3.1、等待队列的相关操作 (3)4、轮询操作 (4)三、设备驱动中的异步通知 (4)1、异步通知 (4)2、信号的接收 (4)3、信号的释放 (4)3.1、异步通知编程用到一项数据结构和两个函数 (4)四、设备I/O端口和I/O内存的访问 (5)1、I/O端口与I/O内存 (5)2、可以使用以下函数访问定位于I/O空间端口 (5)2．1、I/O内存 (5)2.2、对设备内存映射的虚拟地址的读写 (5)3、申请与释放设备I/O端口和I/O内存 (5)4、设备I/O端口和I/O内存访问流程 (5)4.1、设备I/O端口访问流程 (5)4.2、I/O内存访问流程 (5)五、globalfifo驱动涉及的结构体、操作及代码 (5)1、globalfifo设备结构体 (5)1.1、cdev结构体 (6)1.2、设备号的分配和释放 (6)1.3、struct file_operations结构体 (6)2、使globalfifo驱动实现异步通知 (7)3、文件打开函数于释放函数 (7)4、读写函数 (7)4.1读函数 (7)4.2、写函数 (8)5、ioctl设备控制函数 (10)6、轮询操作 (10)7、初始化并注册cdev (11)8、文件操作结构体 (11)9、设备驱动模块加载函数 (12)9.1自动创建设备文件 (13)10、模块卸载函数 (13)11、其他代码 (13)11.1、必要的头文件 (13)11.2模块的相关信息 (14)六、Makefile (14)七、模块加载 (14)1、直接编译内核 (14)2、使用模块法 (15)设备驱动最通俗的理解是“驱使硬件设备行动”。
名词解释驱动程序__概述说明以及解释
名词解释驱动程序概述说明以及解释1. 引言1.1 概述名词解释驱动程序（Noun Explanation Driver）是一种计算机软件或程序，其主要功能是提供对特定领域的概念及术语的解释和定义。
它为用户提供了一种便捷的方式来获取相关术语的含义和解释，从而帮助他们更好地理解和应用相关领域的知识。
1.2 文章结构本文将围绕名词解释驱动程序展开详细讨论。
首先，将给出名词解释驱动程序的定义，并介绍其功能与用途。
接着，将探究名词解释驱动程序的发展历程，了解它在技术上的进步和演变过程。
然后，文章将深入探讨名词解释驱动程序的工作原理，包括解析器模块、数据库管理模块和输出生成模块等方面的内容。
之后，将通过几个具体应用领域以及相应案例分析，介绍名词解释驱动程序在操作系统、数据库管理系统和网络通信设备中的应用。
最后，在结论部分进行总结，并展望未来名词解释驱动程序可能面临的挑战与发展方向。
1.3 目的本文的目的是通过对名词解释驱动程序的全面分析和介绍，使读者能够深入了解这一技术，并认识到其在不同领域中应用的重要性和价值。
同时，希望通过本文的阐述，能够为相关研究者、开发者以及其他对该技术感兴趣的人提供一个参考和借鉴，从而推动名词解释驱动程序的进一步发展与创新。
2. 名词解释驱动程序：2.1 定义：名词解释驱动程序是一种计算机软件或代码，用于实现操作系统或应用程序与设备之间的沟通和交互。
它作为一个接口层，连接了硬件设备和操作系统/应用程序之间的通信桥梁。
2.2 功能与用途：名词解释驱动程序的主要功能是允许操作系统或应用程序能够正确地理解和使用硬件设备。
它通过提供设备相关的命令、协议和函数，将高级用户或应用程序的请求转换为底层设备能够理解和执行的指令。
驱动程序的设计旨在使用户无需了解底层硬件的详细信息，而能够直接进行操作。
名词解释驱动程序广泛应用于各个领域，包括操作系统管理、数据库管理系统和网络通信等方面。
它们可以被看作是设备和操作系统/应用程序之间的翻译器或适配器，帮助不同构架、不同标准的设备与软件进行无缝集成。
设备驱动程序基本结构
设备驱动程序基本结构设备驱动程序是计算机系统中用来控制硬件设备的软件模块。
它负责与硬件设备进行通信，将操作系统的指令翻译成硬件可以理解的信号，以实现对设备的控制和管理。
一个良好设计和实现的设备驱动程序能够提高系统的性能和稳定性，保证硬件设备的正常工作。
设备驱动程序的基本结构由以下几个部分组成：1. 初始化和资源分配：在设备驱动程序运行之前，需要进行一些必要的初始化工作。
这包括分配内存空间、初始化寄存器、设置中断等。
这些操作旨在为设备驱动程序提供必要的资源，使其能够正常工作。
2. 设备注册和注销：在设备驱动程序加载时，需要将设备与驱动程序进行绑定，以建立二者之间的联系。
这一过程称为设备注册。
当设备不再需要被驱动时，需要将其从驱动程序中注销，释放相关资源。
设备注册和注销是设备驱动程序中非常重要的环节。
3. 设备操作函数：设备操作函数是设备驱动程序中最核心的部分。
它包括设备的打开、关闭、读取和写入等操作。
这些操作通过调用设备驱动程序提供的接口函数来实现。
设备操作函数能够实现对硬件设备的控制和管理，使其能够完成特定的功能。
4. 中断处理函数：中断是计算机系统中一种常见的事件处理机制。
当硬件设备发生某些特定的事件时，会触发中断信号，通知操作系统进行相应的处理。
设备驱动程序中的中断处理函数负责处理这些中断事件，以实现对设备的实时响应。
5. 设备文件系统接口：设备驱动程序与操作系统之间通过文件系统进行通信。
设备驱动程序需要实现相应的文件系统接口，以便操作系统能够调用驱动程序提供的功能。
这些接口包括设备文件的打开、关闭、读取和写入等操作。
6. 错误处理和调试：设备驱动程序中需要实现相应的错误处理机制，以应对可能出现的错误情况。
同时，为了方便调试和排查问题，设备驱动程序还需要提供相应的调试接口和日志功能。
7. 设备驱动程序的可移植性：设备驱动程序需要具备良好的可移植性，以适应不同的硬件平台和操作系统。
为了实现可移植性，设备驱动程序需要遵循一定的编程规范和标准，使用通用的接口和数据结构。
驱动分析
USB 从设备的驱动分析作者：张国良nickzhangEmail zhangguoliangyt@USB驱动分析：1．USB技术简单介绍：Usb的全称为Universal Serial Bus,即通用串行总线，USB技术由Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC和Northern Telecom等公司共同协商制定，USB的特点如下：（1）有效高的传输速率。
USB1.1支持全速和低速两种方式：全速速率为12Mb/s，低速为1.5Mb/s；USB2.0除了支持USB1.1的两种速度方式外，还增加了速度可达480Mb/s 的高速方式。
（2）使用方便灵活。
USB支持即插即用。
（3）易于扩展。
通过根集线器可携带127个设备。
2．USB设备驱动程序开发介绍USB驱动程序存在于不同的内核子系统（块设备、网络设备、字符设备等等）和USB 硬件控制器之中。
USB 核心为USB 驱动程序提供了一个用于访问和控制USB 硬件的接口，而不必考虑系统当前存在的各种不同类型的USB 硬件控制器。
（1）USB设备的基础USB设备的构成，包括配置、接口和端点，以及USB 驱动程序如何绑定到USB 接口上，而不是整个USB 设备。
USB通信最基本的形式是通过一个名为端点（endpoint）的东西。
USB端点只能往一个方向传送数据，从主机到设备（称为输出端点）或者从设备到主机（称为输入端点）。
端点可以看作是单向的管道。
USB 端点有四种不同的类型，分别具有不同的传送数据的方式：CONTROL控制端点被用来允许对 USB 设备的不同部分存取. 通常用作配置设备, 获取关于设备的信息, 发送命令到设备, 或者获取关于设备的状态报告. 这些端点在尺寸上常常较小. 每个 USB 设备有一个控制端点称为"端点 0", 被 USB 核用来在插入时配置设备. 这些传送由 USB 协议保证来总有足够的带宽使它到达设备. INTERRUPT中断端点传送小量的数据, 以固定的速率在每次 USB 主请求设备数据时. 这些端点对 USB 键盘和鼠标来说是主要的传送方法. 它们还用来传送数据到 USB 设备来控制设备, 但通常不用来传送大量数据. 这些传送由 USB 协议保证来总有足够的带宽使它到达设备.BULK块端点传送大量的数据. 这些端点常常比中断端点大(它们一次可持有更多的字符).它们是普遍的, 对于需要传送不能有任何数据丢失的数据. 这些传送不被 USB 协议保证来一直使它在特定时间范围内完成. 如果总线上没有足够的空间来发送整个BULK 报文, 它被分为多次传送到或者从设备. 这些端点普遍在打印机, 存储器,和网络设备上.ISOCHRONOUS同步端点也传送大量数据, 但是这个数据常常不被保证它完成. 这些端点用在可以处理数据丢失的设备中, 并且更多依赖于保持持续的数据流. 实时数据收集, 例如音频和视频设备, 一直都使用这些端点.USB 端点在内核中使用结构struct usb_host_endpoint 来描述. 这个结构包含真实的端点信息在另一个结构中, 称为struct usb_endpoint_descriptor./* USB_DT_ENDPOINT: Endpoint descriptor */struct usb_endpoint_descriptor {__u8 bLength;__u8 bDescriptorType;__u8 bEndpointAddress;__u8 bmAttributes;__le16 wMaxPacketSize;__u8 bInterval;/* NOTE: these two are _only_ in audio endpoints. *//* use USB_DT_ENDPOINT*_SIZE in bLength, not sizeof. */__u8 bRefresh;__u8 bSynchAddress;} __attribute__ ((packed));（2）USB 从设备的驱动分析：从设备也是分三个层次：从底层往上依次是设备控制驱动层、Gadget API和Gadget驱动层。
《现代交换原理》期末考试试题和答案（免费）
《现代交换原理》期末考试试题和答案（免费）《现代交换原理》期末考试试题（B卷）⼀、填空(共20分，每空1分)1.设S接线器有4条输⼊复⽤线和4条输出复⽤线，复⽤线的复⽤度为512。
则该S接线器的控制存贮器有 4 组，每组控制存储器的存储单元数有512 个。
2．T接线器采⽤输出控制⽅式时，如果要将T接线器的输⼊复⽤线时隙25的内容A交换到输出复⽤线的时隙45，则A应写⼊话⾳存储器的25 号单元，控制存储器的45号单元的内容是25 。
控制存储器的内容在呼叫建⽴时由计算机控制写⼊。
3．7号信令系统硬件包括信令数据链路接⼝、交换⽹络、信令终端电路和完成7号信令系统第3、4级及⾼层功能的软件所在的宿主处理机。
4．电话机发出的DTMF 可以通过程控交换机的数字交换⽹络，从⽽实现某些业务所要求的⼆次拨号。
5.我国⽬前的两级长途⽹由DC1 和DC2 两级组成。
6．程控交换机的运⾏软件是指存放在交换机处理机系统中，对交换机的各种业务进⾏处理的程序和数据的集合。
7．基于容量分担的分散控制⽅式的交换机主要由交换模块通信模块、和管理模块三部分组成。
8．在程控交换机中主要的中断类型有故障中断、时钟中断、I/0中断三种。
9．按照程控软件中数据存在的时间特性，可分成___暂时性数据_________和半固定性数据，后者⼜包括___局数据_____和_⽤户数据________两⼤类。
10．通过多个T单元的复接，可以扩展T接线器的容量。
利⽤16 个256×256的T 接线器可以得到⼀个1024×1024的T接线器。
⼆．单项选择题(在每⼩题的四个备选答案中，选出⼀个正确的答案，并将其号码填在题后的括号内。
(10分，每⼩题1分)1. 局间中继采⽤PCM传输时，采⽤数字型线路信令。
每个话路的线路信令每秒传送（ D ）次。
A 8000B 4000C 125D 5002. 我国的国内7号信令⽹，信令点的编码计划是（D ）位⼆进制数。
ROM(只读存储器)是一种非易失性存储器存储着计算机的固化程序和数据断电时数据不会丢失
ROM（只读存储器）是一种非易失性存储器存储着计算机的固化程序和数据断电时数据不会丢失ROM（只读存储器）是一种非易失性存储器，它用于存储计算机的固化程序和数据，即一旦存储在ROM中的信息，在断电的情况下也不会丢失。
ROM在计算机系统中起着非常重要的作用，本文将详细介绍ROM的定义、分类、特点以及应用领域。
一、ROM的定义ROM（Read-Only Memory），即只读存储器，是一种存储计算机程序和数据的电子器件，其中的数据在断电或重新启动后仍能保持。
与随机存取存储器（RAM）不同，ROM只能读取其中存储的数据，不能进行写入或修改操作。
二、ROM的分类根据存储方式和工作性质，ROM可分为以下几种不同的类型：1. Mask ROM（掩膜只读存储器）Mask ROM是制造过程中在芯片上预先编程的ROM，其中的程序和数据是通过在制造过程中使用掩膜进行固化。
由于程序和数据是在制造过程中设定的，因此无法改变其中的内容。
2. PROM（可编程只读存储器）PROM是一种用户可编程的ROM，用户可以使用特殊的设备将数据和程序编程到ROM芯片中，并且这些数据和程序在更改前是可擦除的。
PROM通常是一次性编程的，一旦编程完成，就无法再次擦除或修改其中的内容。
3. EPROM（可擦写可编程只读存储器）EPROM是一种用户可擦除的ROM，它使用特殊的设备将数据和程序编程到ROM芯片中，然后在需要修改时，可以使用紫外线照射来擦除原有的内容，再重新编程新的内容。
EPROM的擦除和编程过程需要专门的设备和操作，因此一般用户无法在家中完成。
4. EEPROM（电可擦可编程只读存储器）EEPROM与EPROM类似，但它使用电子信号来擦除和编程，而不需要紫外线。
EEPROM可以在计算机系统内部进行擦除和编程，因此更加方便。
EEPROM可以被多次擦写和编程，但其速度较慢，相对较小容量，价格也较高。
5. Flash ROMFlash ROM是一种擦写可编程的存储器，它是EEPROM和SRAM 的结合体，具有较大的存储容量和较快的读写速度。
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第五章 设 备 管 理
2. 设备控制器的组成
CPU与控制器接口 控制 器与设 备接口 数据 状态 控制
数据线
数据寄存器 控制/ 状态 寄存器
控制器 与设备 接口1
…
地址线 I/O逻辑 控制线 控制器 与设备 接口i 数据 状态 控制
图 6-4 设备控制器的组成
…
第五章 设 备 管 理
6.2.3 I/O通道
6.1 I/O系统功能、模型与接口
6.1.1 I/O系统的基本功能
1. 隐藏物理设备的细节 2. 与设备无关性 3. 提高处理机和I/O设备的利用率 4. 对I/O设备进行控制 5. 确保设备的正确共享 6. 错误处理
第五章 设 备 管 理
6.1.2 I/O系统的层次结构和模型
I/O软件的层次结构：
4) 这种分类方式可将I/O 独占设备。
共享设备。
虚拟设备。
第五章 设 备 管 理
2. 设备与控制器之间的接口
I/O设备 至设备 控制器 数据信号线 状态信号线 控制逻辑 控制信号线 缓冲 转换器 信号 数据
图 6-3设备与控制器间的接口
第五章 设 备 管 理
6.2.2 设备控制器
1. 设备控制器的基本功能 1) 接收和识别命令： 来自CPU 命令 控制寄存器和译码器 2) 数据交换 ：数据寄存器 3) 标识和报告设备的状态 ：状态寄存器 4) 地址识别： 地址译码器 5) 数据缓冲 ： IO设备的速率低而CPU和内存的速率很高 缓冲器 6) 差错控制
用户层软件 设备独立性软件 设备驱动程序 中断处理程序 硬件
用户层软件：产生IO请求、格式化IO、SPOOLING 设备独立性软件：映射、保护、分块、缓冲、分配 设备驱动程序：设置设备寄存器，检查寄存器状态
第五章 设 备 管 理
6.1.3 I/O系统接口
1、块设备接口
块设备：用于存储信息，存取以块为单位，有结 构；磁盘。 特征：传输速率高；可寻址；DMA方式 2、流设备接口 字符设备：用于数据输入输出，单位为字符， 无结构 特征：传输速率低；不可寻址；中断驱动方式 3、网络通信接口
第五章 设 备 管 理
2）按使用特性： 存储设备
输入/输出设备
3） 按信息交换的单位： 块设备：用于存储信息，存取以块为单位，有结构； 磁盘。
特征：传输速率高；可寻址；DMA方式
字符设备：用于数据输入输出，单位为字符，无结构 特征：传输速率低；不可寻址；中断驱动方式
第五章 设 备 管 理
第五章 设 备 管 理
第六章 输入输出系统
6.1 I/O 系统 功能、模型和接口 6.2 I/O设备和设备控制器 6.3 中断机构和中断处理程序 6.4 设备驱动程序 6.5 与设备无关的 I/O软件 6.6 用户层的 I/O软件
6.7 缓冲区管理
6.8 磁盘存储器的性能与调度
第五章 设 备 管 理
第五章 设 备 管 理
6.2 I/O设备和设备控制器
6.2.1 I/O设备
1. I/O设备的类型 1)
低速设备：传输速率：几个B--数百个B/秒 典型设备有键盘、 鼠标器、语音的输入和输出等设备。 中速设备：传输速率：几KB--几十KB /秒。
典型的中速设备有行式打印机、激光打印机等。
高速设备：传输速率：几百KB—几千MB /秒。 典型的高速设备有磁带机、 磁盘机、 光盘机等。
该设备的IO 操作。
工作方式：所有的子通道按时间片轮转的方法共 享主通道。 适用场合： 适合于低速设备。连接多台设备使都 处于工作状态。
设备的时间分为辅助操作时间和数据传送时间
第五章 设 备 管 理
2. 通道类型 1) 字节多路通道(Byte Multiplexor Channel)
设备 控制器A 控制器B 控制器C 控制器D N1 N2 N3 …子通道N
缺点：通道的利用率很低。
比如磁盘，数据的传送成组进行，如连接多个设备，则串 行服务 磁盘访问的时间分为寻址时间（占大部分）和传送时间
第五章 设 备 管 理
3) 数组多路通道(Block Multiplexor Channel) 组织和工作方式：含有多个非分配型子通道，在数组传送 的基础上，在分时为多个高速外设服务，并且每个子通道 都具有很高的数据传输速率。
适用场合：连接多台高、中速的外围设备，其数据传送
是按数组方式进行。
第五章 设 备 管 理
3. “瓶颈”问题
控制器1 控制器2 存储器 控制器3 通道2 控制器4 设备1 设备2 设备3 设备4 设备5 设备6 设备7
与CPU的区别：
• 局限于执行IO操作有关的指令； • 通道CPU共享内存。没有自己的内存
第五章 设 备 管 理
2. 通道类型 1) 字节多路通道(Byte Multiplexor Channel) 组织：含有许多非分配型子通道，其数量可从几 十到数百个，每个子通道连接一台IO设备，并控制
从而把CPU从繁杂的IO任务中解脱出来。 通道概：能按指定的要求独立地完成输入输出操作的一 种特殊的处理机
第五章 设 备 管 理
6.1.3 I/O通道
1. I/O通道(I/O Channel)设备的引入 过程：CPU向通道发送一条IO指令，通道在收到该指令后， 便从内存中取出本次要执行的通道程序，然后执行该通道程 序，仅当通道完成了规定的IO任务后，才向CPU发中断信号。 通道是一个特殊的处理机；
A 1 A 2 A 3 …子通道A B1 B2 B3 …子通道B A 1 B1 C1 …A 2 B2 C2 … C1 C2 C3 …子通道C
…
控制器N
图 6-6 字节多路通道的工作原理
第五章 设 备 管 理
2) 数组选择通道(Block Selector Channel) 组织和工作方式：其只含有一个分配型子通道，在一段时 间内只能执行一道通道程序，控制一台设备进行数据传送。 适用场合：可用于连接高速设备。
1. I/O通道(I/O Channel)设备的引入 问题：当主机所配置的外设很多时，CPU的负担很重。 目的和作用：建立独立的I/O操作，不仅使数据的传送能独 立于CPU，而且也希望有关对IO操作的组织、管理及其结束 处理也尽量独立，以保证CPU有更多的时间去进行数据处理。
或者说是使一些原来由CPU处理的IO任务转由通道来承担，