【IT专家】Linux设备驱动开发详解
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。
《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下PCI设备驱动开发详解
一、设备驱动程序概述自Linux在中国发展以来，得到了许多公司的青睐。
在国内的玩家也越来越多了，但目前还是停留在玩的水平上，很少有玩家对Linux的系统进行研究。
因为它的开放，我们可以随时拿来“把玩”。
这也是Linux一个无可比拟的优势，这样我们可以修改后再加入到里面。
但很少有专门的书籍讲到Linux驱动程序的开发，像上海这样的大城市也很少有讲Linux驱动开发的资料，唉，谁让这个是人家的东西呢，我们还是得跟着人家跑。
我现在讲的这些驱动开发的细节，并不特定哪个版本的内核，这只是大体的思路与步骤。
因为大家都知道Linux 2.6.x 与Linux 2.4.x是有不少改动的。
所以，具体的大家可以去参考Linux Device Driver 2.4 和Linux Device Driver 2.6这几本书。
这是我们学习开发驱动必不可少的东西。
好了，下面就开始学习吧。
根据设备的行为，我们可以把设备分为字符设备和块设备，还有网络设备。
字符设备是以字节为单位进行顺序读写，数据缓冲系统对它们的访问不提供缓存。
而块设备则是允许随机访问与读写，每次读写的数据量都是数据块长度的整数倍，并且访问还会经过缓冲区缓存系统才能实现。
与Unix版本不同的是：Linux的内核允许不是数据块长度整数倍的数据量被读取，用官方的语言就是：但这种不同只是纯粹学术方面的东西。
大多数设备驱动程序都要通过文件系统来进行访问的，但网络设备是不同的。
/dev子目录里都是关于设备的特殊文件，但看起来它们与普通的目录没有什么两样。
如下：$ ls -l /dev...brw-rw--- 1 root disk 22, 1 May 5 1998 hdc1crw-rw--- 1 root daemon 6 0 May 5 1998 lp0与普通文件有所不同是开头的“C” 和“B”，即char 和block的意思，即字符设备和块设备。
再后面的“22,1” 和“6,0”即设备的主设备号和次设备号，主设备号表明它是哪一种设备，这与你在Windows里添加硬件时看到的那些是一个意思。
Linux设备驱动开发详解讲座
华清远见
自旋锁：
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自旋锁 VS 信号量
忙等待，无调度开销 进程抢占被禁止 锁定期间不能睡觉
spinlock_t lock; spin_lock_init(&lock);
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spin_lock (&lock) ; // 获取自旋锁，保护临界区 . . ./ / 临界区 spin_unlock (&lock) ; // 解锁
信号量
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拿不到就切换进程，有调度开销 锁定期间可以睡觉，不用于中断上下文
// 定义信号量 DECLARE_MUTEX(mount_sem); down(&mount_sem);// 获取信号量，保护临界区 . . . critical section // 临界区 . . . up(&mount_sem);// 释放信号量
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signal ()绑定
用户空间
f c n t l( f d, F _ S E T O W N, g e t p i d( ) ) f c n t l( f d , F _GE T F L)
信号处理函数
执行 导致
信号
内核设置 filp>f_owner
设备驱动 fasync()函数
等待队列：进程等待被唤醒的一种机制 阻塞与非阻塞使用模板
阻塞非阻塞
华清远见
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polling
驱动中 POLL 模板
1 static unsigned int xxx_poll(struct file *filp, poll_table *wait) 2 { 3 unsigned int mask = 0; 4 struct xxx_dev *dev = filp>private_data; /* 获得设备结构体指针 */ 6 ... 8 poll_wait(filp, &dev>wait, wait); 9 10 if (...)// 可读 11 { 12 mask |= POLLIN | POLLRDNORM; /* 标示数据可获得 */ 13 } 15 if (...)// 可写 16 { 17 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM; /* 标示数据可写入 */ 18 } 19 20 ... 21 return mask; 22 }
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网络驱动开发步骤
Linux网络设备驱动程序开发Linux系统对网络设备驱动的体系结构如下图所示，划分为4层：开发网络设备驱动程序，我们需要完成的主要工作是编写设备驱动功能层的相关函数以填充net_device数据结构的内容并将net_device注册入内核。
各层介绍一、网络设备接口层网络设备接口层为网络设备定义了统一、抽象的数据结构net_device结构体，包含网络设备的属性描述和操作接口。
主要包含如下几部分：（1）全局信息。
char name[IFNAMESIZ]; //name是网络设备的名称int (*init)(struct net_device *dev); /*init 为设备初始化函数指针，如果这个指针被设置了，则网络设备被注册时将调用该函数完成对net_device 结构体的初始化。
设备驱动程序可以不实现这个函数并将其赋值为NULL。
*/（2）硬件信息。
unsigned long mem_end; //设备所使用的共享内存的起始地址unsigned long mem_start; //设备所使用的共享内存的结束地址unsigned long base_addr; //网络设备I/O 基地址unsigned char irq; //设备使用的中断号unsigned char if_port; //多端口设备使用哪一个端口，该字段仅针对多端口设备unsigned char dma; //指定分配给设备的DMA通道（3）接口信息。
unsigned short hard_header_len; //网络设备的硬件头长度，以太网设备为ETH_HLEN-14unsigned short type; //接口的硬件类型unsigned mtu; //最大传输单元（MTU）unsigned char dev_addr[MAX_ADDR_LEN]; //存放设备的硬件地址unsigned char broadcast[MAX_ADDR_LEN]; /*存放设备的广播地址, 以太网设备的广播地址为6个0xFF。
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Linux设备驱动开发详解
2010/05/09 0 typedef void (*lpFunction) ();//定义一个无参数，无返回类型的函数指针类型
//定义一个函数指针，指向cpu启动后所执行的第一条指令的位置
lpFunction lpReset = (lpFunction)0xF000FFF0;
lpReset();//调用函数
MMU停供虚拟地址和物理地址的映射、内存访问权限保护和Cache缓存控制等硬件支持。
操作系统内核借助MMU，可以让用户感觉到好像程序可以使用非常大的内存空间，从而使得编程人员在写程序时不用考虑计算机的物理内存的实际容量 如图，当ARM要访问存储器时，MMU先查找TLB中的虚拟地址表。
如果ARM 的结构支持分开的数据TLB（DTLB）和指令TLB（ITLB），则除去指令使用的ITLB外，其他的都是用DTLB
若TLB中没有虚拟地址的入口，则转换表遍历硬件从存放于主存储器中的转换表中获取地址转换信息和访问权限（即执行TTW），同时将这些信息放入TLB，它或者被放在一个没有使用的入口或者替换一个已经存在的入口。
之后，在TLB条目中控制信息的控制下，当访问权限允许时，对真实物理地址的访问将在Cache或者在内存中发生
用户空间0-3GB，内核空间3-4GB，用户进程通常情况下只能访问用户空间的虚拟地址，不能访问内核空间虚拟地址。
用户进程只能通过系统调用等方式才能访问到内核空间
每个进程的用户空间都是完全独立、互不相干的，用户进程各自有不同的页表。
而内核空间是由内核负责映射，它并不会跟着进程改变，是固定的。
内核空间地址有自己对应的叶表，内核的虚拟空间独立于其他程序
Linux中的1GB内核地址空间又被划分为内存映射区，虚拟内存分配区、高端页面映射区、专用页面映射区和系统保留映射区。