最新LINUX设备驱动开发及内核原理
linux驱动开发（一）
linux驱动开发（⼀）1：驱动开发环境要进⾏linux驱动开发我们⾸先要有linux内核的源码树，并且这个linux内核的源码树要和开发板中的内核源码树要⼀直；⽐如说我们开发板中⽤的是linux kernel内核版本为2.6.35.7，在我们ubuntu虚拟机上必须要有同样版本的源码树，我们再编译好驱动的的时候，使⽤modinfo XXX命令会打印出⼀个版本号，这个版本号是与使⽤的源码树版本有关，如果开发板中源码树中版本与modinfo的版本信息不⼀致使⽆法安装驱动的；我们开发板必须设置好nfs挂载；这些在根⽂件系统⼀章有详细的介绍；2：开发驱动常⽤的⼏个命令lsmod ：list moduel 把我们机器上所有的驱动打印出来，insmod：安装驱动rmmod：删除驱动modinfo：打印驱动信息3：写linux驱动⽂件和裸机程序有很⼤的不同，虽然都是操作硬件设备，但是由于写裸机程序的时候是我们直接写代码操作硬件设备，这只有⼀个层次；⽽我们写驱动程序⾸先要让linux内核通过⼀定的接⼝对接，并且要在linux内核注册，应⽤程序还要通过内核跟应⽤程序的接⼝相关api来对接；4：驱动的编译模式是固定的，以后编译驱动的就是就按照这个模式来套即可，下⾯我们来分下⼀下驱动的编译规则：#ubuntu的内核源码树，如果要编译在ubuntu中安装的模块就打开这2个#KERN_VER = $(shell uname -r)#KERN_DIR = /lib/modules/$(KERN_VER)/build# 开发板的linux内核的源码树⽬录KERN_DIR = /root/driver/kernelobj-m += module_test.oall:make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modulescp:cp *.ko /root/porting_x210/rootfs/rootfs/driver_test.PHONY: cleanclean:make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules cleanmake -C $(KERN_DIR) M=`PWD` modules这句话代码的作⽤就是到 KERN_DIR这个⽂件夹中 make modules把当前⽬录赋值给M，M作为参数传到主⽬录的Makefile中，实际上是主⽬录的makefile中有⽬标modules，下⾯有⼀定的规则来编译驱动；#KERN_VER = $(shell uname -r)#KERN_DIR = /lib/modules/$(KERN_VER)/build我们在ubuntu中编译内核的时候⽤这两句代码，因为在ubuntu中为我们保留了⼀份linux内核的源码树，我们编译的时候直接调⽤那个源码树的主Makefile以及⼀些头⽂件、内核函数等；了解规则以后，我们设置好KERN_DIR、obj-m这两个变量以后直接make就可以了；经过编译会得到下⾯⼀些⽂件：下⾯我们可以使⽤lsmod命令来看⼀下我们ubuntu机器现有的⼀些驱动可以看到有很多的驱动，下⾯我们使⽤insmod XXX命令来安装驱动，在使⽤lsmod命令看⼀下实验现象可以看到我们刚才安装的驱动放在了第⼀个位置；使⽤modinfo来打印⼀下驱动信息modinfo xxx.ko这⾥注意vermagic 这个的1.8.0-41是你⽤的linux内核源码树的版本号，只有这个编译的版本号与运⾏的linux内核版本⼀致的时候，驱动程序才会被安装注意license：GPL linux内核开元项⽬的许可证⼀般都是GPL这⾥尽量设置为GPL，否则有些情况下会出现错误；下⾯使⽤rmmod xxx删除驱动；-------------------------------------------------------------------------------------5：下⾯我们分析⼀下驱动。
嵌入式linux操作系统原理与应用
嵌入式Linux操作系统是一种针对嵌入式设备设计和优化的Linux操作系统。
它在嵌入式系统中发挥着关键作用，为嵌入式设备提供了丰富的功能和灵活性。
以下是嵌入式Linux操作系统的原理和应用方面的概述：嵌入式Linux操作系统原理：内核：嵌入式Linux操作系统的核心是Linux内核，它提供了操作系统的基本功能，包括处理器管理、内存管理、设备驱动程序、文件系统和网络协议栈等。
裁剪：为了适应嵌入式设备的资源限制，嵌入式Linux操作系统通常经过裁剪和优化，只选择必要的功能和驱动程序，以减小内存占用和存储空间，并提高性能和响应速度。
交叉编译：由于嵌入式设备通常具有不同的硬件架构和处理器，所以嵌入式Linux操作系统需要通过交叉编译来生成适用于目标设备的可执行文件和库。
设备驱动：嵌入式Linux操作系统需要适配各种硬件设备，因此需要编写和集成相应的设备驱动程序，以使操作系统能够正确地与硬件进行通信和交互。
嵌入式Linux操作系统应用：嵌入式设备：嵌入式Linux操作系统广泛应用于各种嵌入式设备，如智能手机、平板电脑、家用电器、工业控制系统、车载设备等。
物联网（IoT）：随着物联网的快速发展，嵌入式Linux操作系统被广泛应用于连接的嵌入式设备，用于数据采集、通信、远程控制和智能化管理。
嵌入式开发板：嵌入式Linux操作系统在开发板上提供了丰富的开发环境和工具链，用于嵌入式软件开发和调试。
自定义嵌入式系统：开发者可以基于嵌入式Linux操作系统构建自定义的嵌入式系统，根据特定需求进行定制和开发，实现各种功能和应用。
嵌入式Linux操作系统的原理和应用非常广泛，它为嵌入式设备提供了灵活性、可定制性和强大的功能支持，使得开发者能够构建高度定制化和功能丰富的嵌入式系统。
《Linux设备驱动开发详解：基于最新的Linux 4.0内核》19. Linux电源管理系统架构和驱动
以下电子书来源于宋宝华《Linux设备驱动开发详解：基于最新的Linux 4.0内核》第19章《Linux电源管理系统架构和驱动》本章导读Linux在消费电子领域的应用已经铺天盖地，而对于消费电子产品而言，省电是一个重要的议题。
本章将介绍Linux设备树（Device Tree）的起源、结构和因为设备树而引起的驱动和BSP 变更。
19.1节阐述了Linux电源管理的总体架构。
19.2~19.8节分别论述了CPUFreq、CPUIdle、CPU热插拔以及底层的基础设施Regulator、OPP以及电源管理的调试工具PowerTop。
19.9节讲解了系统Suspend to RAM的过程以及设备驱动如何提供对Suspend to RAM的支持。
19.10节讲解了设备驱动的Runtime suspend。
本章是相对《Linux设备驱动开发详解（第2版）》全新的一章内容，也是Linux设备驱动工程师必备的知识体系。
第十九章Linux电源管理系统架构和驱动1.Linux电源管理全局架构Linux电源管理非常复杂，牵扯到系统级的待机、频率电压变换、系统空闲时的处理以及每个设备驱动对于系统待机的支持和每个设备的运行时电源管理，可以说和系统中的每个设备驱动都息息相关。
对于消费电子产品来说，电源管理相当重要。
因此，这部分工作往往在开发周期中占据相当大的比重，图19.1呈现了Linux内核电源管理的整体架构。
大体可以归纳为如下几类：1.CPU在运行时根据系统负载进行动态电压和频率变换的CPUFreq2.CPU在系统空闲时根据空闲的情况进行低功耗模式的CPUIdle3.多核系统下CPU的热插拔支持4.系统和设备对于延迟的特别需求而提出申请的PM QoS，它会作用于CPUIdle的具体策略5.设备驱动针对系统Suspend to RAM/Disk的一系列入口函数6.SoC进入suspend状态、SDRAM自刷新的入口7.设备的runtime（运行时）动态电源管理，根据使用情况动态开关设备8.底层的时钟、稳压器、频率/电压表（OPP模块完成）支撑，各驱动子系统都可能用到图19.1 Linux电源管理系统架构2.CPUFreq驱动CPUFreq子系统位于drivers/cpufreq目录，负责进行运行过程中CPU频率和电压的动态调整，即DVFS（Dynamic Voltage Frequency Scaling，动态电压频率调整）。
Linux设备驱动程序原理及框架-内核模块入门篇
Linux设备驱动程序原理及框架-内核模块入门篇内核模块介绍应用层加载模块操作过程内核如何支持可安装模块内核提供的接口及作用模块实例内核模块内核模块介绍Linux采用的是整体式的内核结构，这种结构采用的是整体式的内核结构，采用的是整体式的内核结构的内核一般不能动态的增加新的功能。
为此，的内核一般不能动态的增加新的功能。
为此，Linux提供了一种全新的机制，叫(可安装) 提供了一种全新的机制，可安装) 提供了一种全新的机制模块” )。
利用这个机制“模块”(module)。
利用这个机制，可以)。
利用这个机制，根据需要，根据需要，在不必对内核重新编译链接的条件将可安装模块动态的插入运行中的内核，下，将可安装模块动态的插入运行中的内核，成为内核的一个有机组成部分；成为内核的一个有机组成部分；或者从内核移走已经安装的模块。
正是这种机制，走已经安装的模块。
正是这种机制，使得内核的内存映像保持最小，的内存映像保持最小，但却具有很大的灵活性和可扩充性。
和可扩充性。
内核模块内核模块介绍可安装模块是可以在系统运行时动态地安装和卸载的内核软件。
严格来说，卸载的内核软件。
严格来说，这种软件的作用并不限于设备驱动，并不限于设备驱动，例如有些文件系统就是以可安装模块的形式实现的。
但是，另一方面，可安装模块的形式实现的。
但是，另一方面，它主要用来实现设备驱动程序或者与设备驱动密切相关的部分(如文件系统等)。
密切相关的部分(如文件系统等)。
课程内容内核模块介绍应用层加载模块操作过程内核如何支持可安装模块内核提供的接口及作用模块实例内核模块应用层加载模块操作过程内核引导的过程中，会识别出所有已经安装的硬件设备，内核引导的过程中，会识别出所有已经安装的硬件设备，并且创建好该系统中的硬件设备的列表树：文件系统。
且创建好该系统中的硬件设备的列表树：/sys 文件系统。
(udev 服务就是通过读取该文件系统内容来创建必要的设备文件的。
)。
linux usb wifi驱动开发原理
linux usb wifi驱动开发原理Linux USB WiFi驱动开发原理一、引言随着无线网络的普及，WiFi成为了人们生活中不可或缺的一部分。
而在Linux操作系统中，为了支持各种WiFi设备，需要进行对应的驱动开发。
本文将介绍Linux USB WiFi驱动开发的原理和过程。
二、USB WiFi驱动开发的基本原理1. USB接口USB（Universal Serial Bus）是一种通用的串行总线标准，用于连接计算机与外部设备。
USB WiFi设备通过USB接口与计算机通信，传输数据和控制命令。
2. 驱动程序驱动程序是用于操作和控制硬件设备的软件。
USB WiFi驱动程序负责与USB WiFi设备进行通信，实现数据的传输和接收。
驱动程序需要与操作系统紧密结合，通过操作系统提供的API接口与设备进行交互。
三、USB WiFi驱动开发的过程1. 设备识别与初始化USB WiFi设备插入计算机后，操作系统会通过USB子系统进行设备的识别和初始化。
在Linux系统中，USB设备的识别和初始化由USB核心驱动完成。
核心驱动会根据设备的VID（Vendor ID）和PID （Product ID）来匹配对应的驱动程序。
2. 驱动程序注册驱动程序需要在Linux系统中进行注册，以便系统能够正确识别和加载驱动。
注册过程通常包括向系统注册设备类型、设备ID等信息。
3. 设备操作接口的实现驱动程序需要实现设备操作接口，包括设备的打开、关闭、读取数据、写入数据等功能。
这些操作接口是通过USB子系统提供的API 来实现的。
4. 数据传输与控制USB WiFi驱动程序需要实现数据的传输和控制功能。
数据传输主要包括从设备读取数据和向设备写入数据，而控制功能包括设置设备参数、配置网络等操作。
5. 错误处理与调试在USB WiFi驱动开发中，错误处理和调试是非常重要的一部分。
驱动程序需要处理各种异常情况，如设备断开连接、传输错误等。
linux 开发环境 原理
Linux开发环境的原理介绍Linux是一种开源的操作系统，由内核和应用程序构成。
它可以运行在各种硬件平台上，如个人电脑、服务器、智能手机等。
Linux 的内核主要负责系统的调度、进程管理和内存管理等基本操作，应用程序则负责实现用户所需的各种功能。
在Linux上开发应用程序需要一个完整的开发环境，包括编译器、调试器、集成开发环境（IDE）等。
下面将介绍这些组件的原理以及如何在Linux上搭建这样的开发环境。
1. 编译器Linux上的编译器主要用于将高级编程语言（如C、C++等）编译为可执行文件。
常用的编译器包括GCC、Clang等。
这些编译器使用Linux系统提供的函数库进行编程和编译，它们会使用文本文件（通常是源代码文件）创建可执行文件。
2. 调试器调试器是开发人员在开发应用程序时使用的工具，它可以帮助开发人员跟踪程序运行过程中的变量和表达式，以及定位和修复程序中的错误。
Linux上常用的调试器包括GDB、LLDB等。
这些调试器通过控制台与应用程序进行交互，并使用源代码文件分析程序的执行逻辑。
3. 集成开发环境（IDE）集成开发环境是一种用于编辑、编译和调试程序的软件工具，它可以提供一种易于使用的界面，让开发人员更轻松地进行程序开发。
Linux上常用的IDE包括Eclipse、IntelliJ IDEA等。
这些IDE会使用Linux系统提供的函数库进行编程和编译，它们会使用文本文件（通常是源代码文件）创建可执行文件。
4. 在Linux上搭建开发环境在Linux上搭建开发环境通常包括安装所需的软件包，如GCC、GDB等，并根据需要配置相关的环境变量。
在Ubuntu这样的易用的Linux操作系统上，可以通过命令行安装和配置这些组件。
同时，Ubuntu还提供了多个版本的安装镜像文件，可根据需要选择适合的版本进行安装。
需要注意的是，不同的Linux发行版和开发工具可能会有所不同，因此在搭建开发环境时需要根据实际情况选择适合的工具和环境。
LINUX设备驱动开发详解
LINUX设备驱动开发详解概述LINUX设备驱动开发是一项非常重要的任务，它使得硬件设备能够与操作系统进行有效地交互。
本文将详细介绍LINUX设备驱动开发的基本概念、流程和常用工具，帮助读者了解设备驱动开发的要点和技巧。
设备驱动的基本概念设备驱动是连接硬件设备和操作系统的桥梁，它负责处理硬件设备的输入和输出，并提供相应的接口供操作系统调用。
设备驱动一般由设备驱动程序和设备配置信息组成。
设备驱动程序是编写解决设备驱动的代码，它负责完成设备初始化、IO操作、中断处理、设备状态管理等任务。
设备驱动程序一般由C语言编写，使用Linux内核提供的API函数进行开发。
设备配置信息是定义硬件设备的相关参数和寄存器配置的文件，它告诉操作系统如何与硬件设备进行交互。
设备配置信息一般以设备树或者直接编码在设备驱动程序中。
设备驱动的开发流程设备驱动的开发流程包括设备初始化、设备注册、设备操作函数编写和设备驱动注册等几个主要步骤。
下面将详细介绍这些步骤。
设备初始化设备初始化是设备驱动开发的第一步，它包括硬件初始化和内存分配两个主要任务。
硬件初始化是对硬件设备进行基本的初始化工作，包括寄存器配置、中断初始化等。
通过操作设备的寄存器，将设备设置为所需的状态。
内存分配是为设备驱动程序分配内存空间以便于执行。
在设备初始化阶段，通常需要为设备驱动程序分配一块连续的物理内存空间。
设备注册设备注册是将设备驱动程序与设备对象进行关联的过程，它使得操作系统能够正确地管理设备。
设备注册包括设备号分配、设备文件创建等操作。
设备号是设备在系统中的唯一标识符，通过设备号可以找到设备对象对应的设备驱动程序。
设备号分配通常由操作系统负责，设备驱动程序通过注册函数来获取设备号。
设备文件是用户通过应用程序访问设备的接口，它是操作系统中的一个特殊文件。
设备文件的创建需要通过设备号和驱动程序的注册函数来完成。
设备操作函数编写设备操作函数是设备驱动程序的核心部分，它包括设备打开、设备关闭、读和写等操作。
linux系统工作原理
linux系统工作原理
Linux系统是一种开源的操作系统，它的工作原理可以分为以下几个方面：
1. 内核：Linux系统的核心是内核，它是操作系统的最底层，负责管理计算机的硬件资源，包括CPU、内存、输入输出设备等。
内核还负责管理进程、线程、文件系统等系统资源，同时提供了一些系统调用接口供上层应用程序使用。
2. Shell：Shell是用户与Linux系统交互的界面，它提供了一种命令行或图形界面的方式让用户与系统交互。
Shell还可以执行脚本，自动化执行一些操作。
3. 文件系统：Linux系统的文件系统是一个层次化的树形结构，根目录为/，其下有很多子目录和文件。
文件系统还提供了权限控制、链接等功能，保证了用户数据的安全和稳定性。
4. 进程管理：Linux系统采用了进程的方式管理系统资源，每个进程都有自己的独立空间，同时可以与其他进程通信。
Linux系统还支持多线程，提高了系统的并发处理能力。
5. 网络管理：Linux系统支持TCP/IP协议，可以实现网络通信。
Linux系统还提供了一些网络管理工具，如netstat、ping等，方便管理员进行网络管理和故障排除。
总之，Linux系统的工作原理是一个复杂的系统，它通过内核、Shell、文件系统、进程管理、网络管理等组成部分协同工作，为用户提供了一个高效稳定的操作系统环境。
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可以在一般文件中前后移动(lseek), 但只能顺序访问字符设备. 当然, 也有特例: frame grabbers.
块设备: 能支持文件系统的设备
传统的UNIX: 只能以block(512B)为单位访问块设备 Linux: 能以访问字符设备的方式访问块设备, 即以字节文单位访问
模块的加载卸载和查看
加载使用insmod 卸载使用rmmod 查看使用lsmod
模块代码
static int __init initialization_function(void) { /*initialization code here*/ } module_init(initialization_function);
mechanism: What capabilities are provided. policy: How these capabilities can be used.
Kernel的作用
Kernel可划分为下列功能单元
进程管理: 进程调度, 资源分配, 进程间通信. 内存管理: 其实也算是资源分配的一部分 文件系统: 管理, 组织物理媒介上数据的方法 设备控制: 设备驱动(ldd3所关注的) 网络: 实质上是进程间通信. 但它不局限于一个特
模块代码
static void __exit cleanup_function(void) { /* Cleanup code here*/ } module_exit(cleanup_function);
如何处理加载中的失败
int __init my_init_function(void)
建立开发环境
ldd3例子开发环境linux2.6.10 2.6驱动开发需要预先安装内核源码 源码需要从官方下载 或者其他发行版的官方下载 直接解压到/usr/src目录下
版本影响
内核官方版本注意 注意发行版的内部版本 最新内核版本linux2.6.20/21工作队列接口变化 小版本变动不会对驱动的架构造成太大影响 对于不同发行版，不同内核版本要做少量移植和测试
内核模块VS应用程序
执行机制不同
模块初始化 模块退出 类似事件编程
使用库不一样
无法使用标准库 只能调用内核提供的函数
用户空间VS内核空间
用户空间VS内核空间
应用程序运行在用户空间 设备模块运行在内核空间 运行模式不一样 内存地址映射也不一样
用户空间和内核空间的转换
可能发生在进程中的系统调用时或者硬件中断 系统调用虽然在内核中执行，但是依然是在进程的上下文中进
行的，所以可以访问到进程中的数据。 中断处理和进程是异步的了，而且不和任何进程有关系
模块跨越两个空间，有两个触发入口
一些函数作为系统调用的一部分执行 一些函数负责中断处理
内核中的并发
应用程序很多时候是按照顺序来执行的 内核处于并发的执行环境当中
内核当中有并发的进程 中断需要响应和处理 内核中的服务也在运行 对称多处理器导致并行
也有一些module不能严格地划分类型.
USB module: 它工作在内核的USB子系统之上 实际的USB设备可以是字符设备, 块设备, 也可以
是网络接口
在设备驱动之外, 别的功能, 不论硬件和软 件, 在内核中排
设备驱动简介 建立和运行模块
建立和运行模块
LINUX设备驱动开发及内核原 理
日程安排
设备驱动简介
设备驱动简介
驱动是什么
Driver is a software layer that lies between the applications and the actual device
驱动程序的角色
提供机制, 而不是策略
隐藏在UNIX中的哲学
块设备.
Linux中字符设备与块设备的区别
内核内部对数据的组织和管理不同, 对驱动开发者来说透明 接口不同: 使用两套不同的interface
网络设备
网络接口: 能与其他主机通信的设备
它可以是硬件设备, 也可以是软件设备, 比如lo. (参考 TCP/IP详解p26)
网络接口只管收发数据包, 而不管这些数据包被什么协议 所使用
{
int err;
/* registration takes a pointer and a name */
err = register_this(ptr1, "skull");
if (err)
goto fail_this;
err = register_that(ptr2, "skull");
if (err)
goto fail_that;
err = register_those(ptr3, "skull");
不同于字符设备和块设备, 网络接口没有对应的文件系统 节点. 虽然可以通过类似eth0这样的"文件名"来访问网络 接口, 但文件系统节点中却没有针对网络接口的节点
内核与网络接口之间的通信也不同于内核与字符/块设备 之间的通信(read, write), 它们之间使用特定的传输数据包 的函数调用
其他设备
设备和模块的分类
模块分为这些类型，每种类型的模块驱动 对应类型的设备
character module, block module, network interface other module
字符设备和块设备
字符设备: 以字节流的形式被访问的设备。e.g: /dev/console : 文本控制台. /dev/ttyS0 : 串口
定的进程. 它关注收/发packets, 路由, 地址解析...
Kernel的结构
模块
可加载模块(lodable modules)
module: 可实时加载到内核中的代码, 它可动态 连接到内核(insmod, rmmod)
设备驱动就是module的代表, 但module还包括文 件系统等等.