嵌入式Linux设备驱动程序
基于Linux的嵌入式医疗设备USB驱动程序的研究
ｏ ｅ ，Ｒ ｔ ￣ Ｔｈｓｐ ｏ ｒｍｍｉｇ ｉ ｇｅ ｔ ｉ ｌ ｉｄ ｃ ｍｐ ｒｄ ｔ ｈ ｌ ｎ ．Ｂｙｔｓｉｇ ｔｅ ｓｓｅ ｃ ｕｄ ｍｏ ｎ Ｂ ｐ ｄ ｃｍｌ ｉ ｒｇａ ｎ ｓ ｒａｌ ｓｍｐｉｅ ｏ ａｅ ｏｔｅ ｏｄ ｏ ｅ ｙ ｆ ｅｔ ．ｈ ｙｔｍ ｏ ｌ ｕ ｔＵＳ ｎ ｆ ｓ ｉｋ ａ ｔｍａｉａｌ ．ｘ ｈ ｎ ｅｄ ｔ ｃ ｕａｅｙ ｈ ｒｎ ｍｉｓｏ ｐ ｅ ｓｆｓ．ｒｌ ｂｅ ａ ｄ ｓａ ｌ，Ｃ ｎ ｈ ｌ ｈ ｄｓ ｕｏ ｔ ｌｙ ｅ ｃ ａ ｇ ａａ ａ ｃ ｒｔｌ．Ｔ ｅ ｔ ｓ ｓｉｎ ｓ ｅ ｄ ｗａ ａ ｔ ｅｉ ｌ ｎ ｔｂｅ Ｉ ａ ｃ ａ ａ Ｔ ｅ ｈ
ＹＡＮＧ ｎ Ｙｏ ｇ
（ ｐ ｒ ｎ ｆＢ ｓｃＣ ｕｓ Ｘｉｎ Ｍｅ ｉａ ｌ ｇ ， ＂ｎ７ ０ ６ ， ｈｎ ） Ｄｅ ａｔ ｔ ａｉ ｏ ｒｅ， ａ ｄｃ ｌ ｌ ｅ Ｘｉ ０ ８ Ｃ ｉａ ｍｅ ｏ Ｃｏ ｅ ａ １
Ａｂｔａｔ Ｏ ｊｅ ｓｒｃ ｂｅ￣
Ｔ ｅｅ ｐｔｅＵ Ｂ ｄｖｃ ｒ ｅ ｒｅ ｅ ｄｄ ｍ ｄｃｌ ｑ ｉｍ ｎ ａｅ ｎ Ｌｎ ｘ Ｍｅ ｏ ｄｖｌ ｈ Ｓ ｅｉ ｄｉ ｒ ｏ ｍｂｄ ｅ ｅｉａ ｅ ｕ ｅｔｂ ｓｄｏ ｉｕ， ｌ ｏ ｅ ｖ ｆ ｐ
【 键 宇】 嵌 入 式 医疗设 备 ；ｉｕ ；Ｓ 关 Ｌｎ ｘＵ Ｂ驱 动程 序
【 中图分类号】 Ｔ ３６ ； ３９ Ｐ １， Ｔ １ ８ Ｐ
【 文献标志码】 Ａ
［ 文章编号】 １０—８８２０ ） —０８０ ０３ ８６ （ ８０ ０１—３ ０ ５
Ｓｕ ｙｏ Ｂ Ｄｅ ｉｅＤｒ ｅ ｒＥ ｅ ｄ ｄＭ ｅ ｉ ｌ ｑ ｉｍｅ ｔ ａ ｅ ｎＬ ｎ ｘ ｔｄ ｆ ＵＳ ｖｃ ｉ ｒｆ ｍｂ ｄ ｅ ｄｃ ｕｐ ｎ ｓｄ ｏ ｉｕ ｖ ｏ ａＥ Ｂ
基于嵌入式Linux下的USB3.0驱动程序开发方法研究
求 。Ｕ Ｂ ． 信标 准 和协 议 的推 出必 将带 动 基 于 Ｓ３ ０通 Ｕ Ｂ ． 口设 备 的大量 生产 。 Ｓ ３０接 对于 每一 种 Ｕ Ｂ ． 品 Ｓ３ ０产 在嵌入式应用中都必须开发其相应的设备驱动程序才 可使该产 品正常工作。因此 ， 嵌入式系统工程师们对于
或者加载设备驱动时调用 ，其主要负责检测所需驱动 的硬件设备是否存在或是否能正常工作 。如果该设备 正常 ，则对这个设备及其相关的驱动程序需要 的软件 状态进行初始化。驱动程序所提供 的与设备的打开、 释
１２Ｌｎ ｘ驱动 ． ｉｕ
驱动 程序 是 Ｌｎ ｘ内核 的重要 组成 部分 ， 以看 作 ｉ ｕ 可
是应用程序和物理设备之间的一个软件层 ， 由设备驱动 程序来完成操作系统与硬件设备之间的交互。 对于嵌入 式开发而言 由于没有通用的驱动程序 ， 因而驱动程序开 发便成为嵌入式系统设计过程的一个重要环节。 驱动程序包括配置初始化子程序 和 Ｉ ／ Ｏ请求子程 序 。配置初始化子程序在初始化时被调用一次 ，０请 Ｉ ／ 求子 程序 的调用通 过系统调用 或硬件 中断信号来触
统 和 用 户 应 用 程 序 三 部 分 。嵌 入 式 Ｌｎｘ内 核 包 含 ｉｕ
个设备驱动程序后 ，用户可 以动态地将该设备驱动
口函数 为 ｉｉ ｍ ｄｌ（ 和 ｃｅｎｐ ｍ ｄｌ（ 。除此之外 ｎｔ ｏｕｅ ） ｌ ｕ ｏｕｅ ） ＿ ａ
程 序 加载 到 内核 中或 从 内核 中卸 载 。加 载和 卸 载 的入
执 行程序 。
对于设备的每一种操作设备驱动程序 中都包含其相应
的人 口函数 。字 符 型和 块设 备 驱 动程 序 中包 括 打开设
备 函数 ｏｅ （ 、 ｐｎ ）关闭设备 函数 ｃ ｓ（ 、 ｌ ｅ ）读数据函数 ｒ ｄ ｏ ｅ ａ （、 ）写数据函数 ｗｉ （和 Ｉ ｒｅ ） ／ ｔ ０控制函数 ｉ ｔ ） ｏ ｌ 等。 ｃ（
嵌入式系统软件开发技术BSP和驱动
编写BSP函数
BSP对板卡中每个芯片的操作都通过多个函数 来完成
如果应用程序对板卡的操作都直接通过调用 BSP中的函数来完成，那将很不利于源程序的 调试 ，并降低了程序的可移植性
把能完成某个特定功能的函数封装在一个库文 件中，并放在应用程序与BSP之间
对每个芯片来说，都应当有初始化函数和状态 读取函数
Linux驱动程序的加载方式
驱动程序直接编译入内核
驱动程序在内核启动时就已经在内存中 可以保留专用存储器空间
驱动程序以模块形式存储在文件系 统里，需要时动态载入内核
驱动程序按需加载，不用时节省内存 驱动程序相对独立于内核，升级灵活
Linux驱动程序模块加载
Linux驱动程序开发的任务
Linux驱动程序开发的任务
移植驱动程序到新的平台
GPL对驱动程序开发的影响
实现非GPL授权的方法——模块形 式动态加载
驱动程序可以以私有产权形式进行 商业授权
设备驱动程序的代码
驱动程序的注册与注销
register_chrdev() register_blkdev()
设备的打开与释放
Linux驱动程序的开发环境
本机编译调试
开发环境配置简单 无需网络环境 适用于配置较高的x86机器
主机+目标机
主机可以自由选择Linux或Windows+Cygwin 主机和目标机通过网络共享文件系统 内核崩溃不会影响主机
Linux驱动程序的开发环境（续）
主机+目标机环境包括 主机运行的工具链∶cross gcc + glibc + gdb， 如果是windows主机还要有cygwin仿真环境 主机运行远程服务，常用的有tftp用来传送内 核映像、initrd，NFS用来共享文件系统 目标机运行ssh或telnet等远程登陆服务，用来 调试驱动程序
嵌入式linux系统的启动流程
嵌入式linux系统的启动流程
嵌入式Linux系统的启动流程一般包括以下几个步骤：
1.硬件初始化：首先会对硬件进行初始化，例如设置时钟、中
断控制等。
这一步骤通常是由硬件自身进行初始化，也受到系统的BIOS或Bootloader的控制。
2.Bootloader引导：接下来，系统会从存储介质（如闪存、SD
卡等）的Bootloader区域读取引导程序。
Bootloader是一段程序，可以从存储介质中加载内核镜像和根文件系统，它负责进行硬件初始化、进行引导选项的选择，以及加载内核到内存中。
3.Linux内核加载：Bootloader会将内核镜像从存储介质中加载到系统内存中。
内核镜像是包含操作系统核心的一个二进制文件，它由开发者编译并与设备硬件特定的驱动程序进行连接。
4.内核初始化：一旦内核被加载到内存中，系统会进入内核初
始化阶段。
在这个阶段，内核会初始化设备驱动程序、文件系统、网络协议栈等系统核心。
5.启动用户空间：在内核初始化完毕后，系统将启动第一个用
户空间进程(init进程)。
init进程会读取并解析配置文件（如
/etc/inittab）来决定如何启动其他系统服务和应用程序。
6.启动其他系统服务和应用程序：在用户空间启动后，init进
程会根据配置文件启动其他系统服务和应用程序。
这些服务和应用程序通常运行在用户空间，提供各种功能和服务。
以上是嵌入式Linux系统的基本启动流程，不同的嵌入式系统可能会有一些差异。
同时，一些特定的系统也可以添加其他的启动流程步骤，如初始化设备树、加载设备固件文件等。
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。
)。
嵌入式Linux中I 2C驱动程序的应用设计
１ 引 言
随着 信 息科 技 的发 展 ，融 合 了计算 机 软 硬 件 、 通 信技 术 和微 电子 技 术 的嵌 入 式 系统 已被 广 泛 应 用于航 空 、 航天 、 军事 装备 、 费类 产 品等领域 。 消 ｕ ｌ ｕ 为一 种 嵌 入式 Ｌｎｘ操作 系统 。 Ｃｉ ｘ作 ｎ ｉｕ 在其 应用 开 发过 程 中 ， 往需 要 接人 特 定设 备 来增 强 系 往 统 功能 。这 里 需要 开 发 特定 的驱 动 程 序 ， 得 系统 使
而 网络 设备 则是 通过 Ｂ Ｄ套 接 字 界面进 行 访 问的 。 Ｓ
本 应用 需 要处 理 由 中断触 发 的键 值 读取 操 作 ， 采 故
用 字符设 备驱 动实 现 。
驱 动程 序 是 指 系 统 内核 与 系 统 硬 件 之 间 的接
口。它可 理解 为 一种 系统 调 用 。 即系统 内核 与应 用
ｋ ｙ ｏ ｒ ｒｖ ｒｆｒｅ ａ ｌ， ｔ ｒ ａｉａｉｎ ｉ ａ ａｙ ｅ ｎ ｄ ｔｉ ｅ ｂ ａｄｄ ｅ ｘ ｍｐｅ ｉ ｅ ｌ ｔ ｓ ｎ ｌｓ ｄｉ ｅａｌ ｉ ｏ ｓ ｚ ｏ ．
Ｋｅ ｒ ｓ Ｃ ｉｕ ； １ ｕ ； ｉｔｒｕ ｔ ｄ ｖ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ：ｕ ｌｎ ｘ ２ ｂ ｓ ｎｅｒｐ ； ｒ ｅ Ｃ ｉ
摘 要 ： 绍 了基 于 ｕ ｌ ｕ 介 Ｃｉ ｘ操作 系统的 中断驱动 程 序 的基 本原 理和 实现 方法 ， ｎ 简单介 绍 了 Ｖ Ｃ总 线
简单的虚拟字符设备驱动的实现
简单的虚拟字符设备驱动的实现Linux業已成为嵌入式系统的主流，而各种Linux驱动程序的类型中，字符设备无疑是应用最广泛的。
本文实现了一个简单的虚拟字符设备的驱动程序，用以演示Linux字符设备驱动的基本原理。
在嵌入式Linux的教学中具有重要的作用。
标签：Linux 驱动程序字符设备虚拟嵌入式Linux作为一种开放源代码的操作系统，在嵌入式系统领域业已成为主流，而为嵌入式Linux系统开发设备驱动程序，也成为一项重要的工作。
Linux系统中的驱动程序主要分为三种：字符设备驱动程序、块设备驱动程序和网络驱动程序。
其中字符设备是一类只能顺序读写，没有缓存的驱动程序，其实现方法相对简单，而应用则最为广泛。
在嵌入式Linux的教学中，字符设备驱动程序也是一项重要内容。
为了让学生能够理解字符设备驱动程序的原理，需要一个简单的字符设备驱动的例子，用以进行演示。
一、基本原理把设备当作文件处理，是Linux系统的重要思想，即“一切皆文件”。
在用户空间中，应用程序对字符设备的操作跟读写普通文件没有什么区别，也是通过open（）、close（）、read（）、write（）等函数实现的。
操作系统将这些用户空间中的函数分别映射到内核空间中由驱动程序提供的对应接口。
因此，内核空间中的驱动程序就需要通过对对应接口函数的实现来实现对用户空间中应用程序的支持。
file_opreations是字符设备驱动中最重要的结构，它包含了字符设备各种可能的接口函数。
通常在嵌入式编程中，我们不需要全部实现，只需要实现我们实际用到的接口就可以了，这样可以有效降低程序的大小。
该结构被定义在头文件“linux/fs.h”中，使用时只需声明该结构的一个变量并进行填充即可。
二、环境准备为了进行嵌入式Linux的开发，必须首先安装Linux系统。
这里采用最常用的Windows系统+VMWare虚拟机的形式，系统版本为RedHat Enterprise Linux 6.4，其自带的内核版本为2.6.32-358.el6.i686。
基于ARM9和嵌入式Linux的字符驱动程序开发
成设备 的注册 ． 同样模 块在调用 ｒ ｍ ｍ ｏ ｄ 命令 时被卸载 ． 此 时的人 口点 是ｅ ｘ ｉ ｔｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ０ ￣数 ， 在该 函数 中完成设备 的卸载 。
＿
模块
内核
ｉ ｎ ｓ ｏ ｔ ｏ ｄ Ｌ ＿ 一ｉ ｎ ｉ ｔ ＿ ｍ ｏ ｄ ｕ １ ｅ ０ ｒ一 — 注 册 设 备 １
ｈ ｅ ｌ ｐ ｗｒ ｉ ｔ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ．
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ 】 Ａ Ｒ Ｍ； “ ｎ ｕ ｘ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； Ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ
０ 引 言
操作系统是通过各种驱动程序来驾驭硬件设备的 ． 它为用户 屏蔽 了各种各样 的设备 ． 驱动硬件 是操作 系统 最基本 的功 能 ． 并且提供 统 的操作方式。设 备驱动程序是内核的一部分 ． 硬件驱动程 序是 操作 系统最基本 的组成部 分 ． 在Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ内核源程序 中也有 ６ ０ ％以上 因此 熟悉驱动的便携式很重要的。 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 内核采用可加载的模块化设计 ， 一 般情 况下编译 的 “ｎ ｕ ｘ 内核是 支持可插入模块 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 以编译到 内核 中 ． 或者编译 为 内核 的模块文 件 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 的一个重要 特点就是将所 有的设备都 当做 文 件进行处理 ． 这一类特殊文件就是设备文件 ． Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 系统的设备分为 三 类： 字符设备 ． 块设备 和网络设备 。
【 摘 要】 本文介 绍了嵌入 式 ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ下字符驱动程序 的设计 ， 详 细介 绍了驱动程序的编写步骤 ， 对于编写复杂的驱 动程序 有一 定的帮助 。 （ 关键词 】 Ａ ＲＭ； ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 操作 系统 ； 字符驱动 【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｉ ｒ ｂ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｍ ｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ， ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｒ ｖ ｅ ｒ ｓ ｔ ｅ ｐ ｓ ｗ ｉ ｌ ｌ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｌ ｙ