linux底層驅動開發

① 如何系統的學習linux驅動開發

在學習之前一直對驅動開發非常的陌生，感覺有點神秘。不知道驅動開發和普通的程序開發究竟有什麼不同；它的基本框架又是什麼樣的；他的開發環境有什麼特殊的地方；以及怎麼寫編寫一個簡單的字元設備驅動前編譯載入，下面我就對這些問題一個一個的介紹。

一、驅動的基本框架

1．那麼究竟什麼是驅動程序，它有什麼用呢:

l驅動是硬體設備與應用程序之間的一個中間軟體層

l它使得某個特定硬體能夠響應一個定義良好的內部編程介面，同時完全隱蔽了設備的工作細節

l用戶通過一組與具體設備無關的標准化的調用來完成相應的操作

l驅動程序的任務就是把這些標准化的系統調用映射到具體設備對於實際硬體的特定操作上

l驅動程序是內核的一部分，可以使用中斷、DMA等操作

l驅動程序在用戶態和內核態之間傳遞數據

2．Linux驅動的基本框架

3．Linux下設備驅動程序的一般可以分為以下三類

1)字元設備

a)所有能夠象位元組流一樣訪問的設備都通過字元設備來實現

b)它們被映射為文件系統中的節點，通常在/dev/目錄下面

c)一般要包含open read write close等系統調用的實現

2)塊設備

d)通常是指諸如磁碟、內存、Flash等可以容納文件系統的存儲設備。

e)塊設備也是通過文件系統來訪問，與字元設備的區別是：內核管理數據的方式不同

f)它允許象字元設備一樣以位元組流的方式來訪問，也可一次傳遞任意多的位元組。

3)網路介面設備

g)通常它指的是硬體設備，但有時也可能是一個軟體設備(如回環介面loopback)，它們由內核中網路子系統驅動，負責發送和接收數據包。

h)它們的數據傳送往往不是面向流的，因此很難將它們映射到一個文件系統的節點上。

二、怎麼搭建一個驅動的開發環境

因為驅動是要編譯進內核,在啟動內核時就會驅動此硬體設備；或者編譯生成一個.o文件,當應用程序需要時再動態載入進內核空間運行。因此編譯任何一個驅動程序都要鏈接到內核的源碼樹。所以搭建環境的第一步當然是建內核源碼樹

1.怎麼建內核源碼樹

a)首先看你的系統有沒有源碼樹，在你的/lib/ moles目錄下會有內核信息，比如我當前的系統里有兩個版本：

#ls /lib/ moles

2.6.15-rc72.6.21-1.3194.fc7

查看其源碼位置:

## ll /lib/moles/2.6.15-rc7/build

lrwxrwxrwx 1 root root 27 2008-04-28 19:19 /lib/moles/2.6.15-rc7/build -> /root/xkli/linux-2.6.15-rc7

發現build是一個鏈接文件，其所對應的目錄就是源碼樹的目錄。但現在這里目標目錄已經是無效的了。所以得自己重新下載

b)下載並編譯源碼樹

有很多網站上可以下載，但官方網址是：

http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/

下載完後當然就是解壓編譯了

# tar –xzvf linux-2.6.16.54.tar.gz

#cd linux-2.6.16.54

## make menuconfig (配置內核各選項,如果沒有配置就無法下一步編譯，這里可以不要改任何東西)

#make

…

如果編譯沒有出錯。那麼恭喜你。你的開發環境已經搭建好了

三、了解驅動的基本知識

1.設備號

1)什麼是設備號呢？我們進系統根據現有的設備來講解就清楚了：

#ls -l /dev/

crwxrwxrwx 1 root root1,3 2009-05-11 16:36 null

crw------- 1 root root4,0 2009-05-11 16:35 systty

crw-rw-rw- 1 root tty5,0 2009-05-11 16:36 tty

crw-rw---- 1 root tty4,0 2009-05-11 16:35 tty0

在日期前面的兩個數（如第一列就是1,3）就是表示的設備號，第一個是主設備號，第二個是從設備號

2)設備號有什麼用呢？

l傳統上,主編號標識設備相連的驅動.例如, /dev/null和/dev/zero都由驅動1來管理,而虛擬控制台和串口終端都由驅動4管理

l次編號被內核用來決定引用哪個設備.依據你的驅動是如何編寫的自己區別

3)設備號結構類型以及申請方式

l在內核中, dev_t類型(在中定義)用來持有設備編號,對於2.6.0內核, dev_t是32位的量, 12位用作主編號, 20位用作次編號.

l能獲得一個dev_t的主或者次編號方式：

MAJOR(dev_t dev); //主要

MINOR(dev_t dev);//次要

l但是如果你有主次編號,需要將其轉換為一個dev_t,使用: MKDEV(int major, int minor);

4)怎麼在程序中分配和釋放設備號

在建立一個字元驅動時需要做的第一件事是獲取一個或多個設備編號來使用.可以達到此功能的函數有兩個：

l一個是你自己事先知道設備號的

register_chrdev_region,在中聲明:

int register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name);

first是你要分配的起始設備編號. first的次編號部分常常是0,count是你請求的連續設備編號的總數. name是應當連接到這個編號范圍的設備的名子;它會出現在/proc/devices和sysfs中.

l第二個是動態動態分配設備編號

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned int firstminor, unsigned int count, char *name);

使用這個函數, dev是一個只輸出的參數,它在函數成功完成時持有你的分配范圍的第一個數. fisetminor應當是請求的第一個要用的次編號;它常常是0. count和name參數如同給request_chrdev_region的一樣.

5)設備編號的釋放使用

不管你是採用哪些方式分配的設備號。使用之後肯定是要釋放的，其方式如下：

void unregister_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count);

6)

2.驅動程序的二個最重要數據結構

1)file_operation

倒如字元設備scull的一般定義如下：
struct file_operations scull_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.llseek = scull_llseek,
.read = scull_read,
.write = scull_write,
.ioctl = scull_ioctl,
.open = scull_open,
.release = scull_release,
};

file_operation也稱為設備驅動程序介面

定義在,是一個函數指針的集合.每個打開文件(內部用一個file結構來代表)與它自身的函數集合相關連(通過包含一個稱為f_op的成員,它指向一個file_operations結構).這些操作大部分負責實現系統調用,因此,命名為open, read,等等

2)File

定義位於include/fs.h

struct file結構與驅動相關的成員

lmode_t f_mode標識文件的讀寫許可權

lloff_t f_pos當前讀寫位置

lunsigned int_f_flag文件標志，主要進行阻塞/非阻塞型操作時檢查

lstruct file_operation * f_op文件操作的結構指針

lvoid * private_data驅動程序一般將它指向已經分配的數據

lstruct dentry* f_dentry文件對應的目錄項結構

3.字元設備注冊

1)內核在內部使用類型struct cdev的結構來代表字元設備.在內核調用你的設備操作前,必須編寫分配並注冊一個或幾個這些結構.有2種方法來分配和初始化一個這些結構.

l如果你想在運行時獲得一個獨立的cdev結構,可以這樣使用:

struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();

my_cdev->ops = &my_fops;

l如果想將cdev結構嵌入一個你自己的設備特定的結構;你應當初始化你已經分配的結構,使用:

void cdev_init(struct cdev *cdev, struct file_operations *fops);

2)一旦cdev結構建立,最後的步驟是把它告訴內核,調用:

int cdev_add(struct cdev *dev, dev_t num, unsigned int count);

說明：dev是cdev結構, num是這個設備響應的第一個設備號, count是應當關聯到設備的設備號的數目.常常count是1,但是有多個設備號對應於一個特定的設備的情形.

3)為從系統去除一個字元設備,調用:

void cdev_del(struct cdev *dev);

4.open和release

② Linux底層軟體開發是指什麼開發

一般是指驅動開發，驅動開發又分網路/字元/塊設備3塊
驅動對內核層的要求比較高。。。。所以難度比較大 當然待遇非常好。。
linux的驅動開發一般是對於linux-2.6.xx下drivers目錄中相近文件或者設備的改寫。。。如果會自己開發，，那就是牛人了

③ 如果要做linux底層驅動開發，要掌握哪些知識，還請專業人士指點！！

先掌握linux下面的基本命令
同時可以學習C語言
然後學習linux下面的C語言開發（編輯器/編譯器/Makefile等等）
最後學習linux下的通用驅動類型，和每種類型的編寫方法。
如果涉及自定義硬體，再學習硬體sheet，有可能涉及匯編語言。

④ 我想學嵌入式LINUX驅動開發，很糾結到底選ARM9,ARM11還是CORTEX-A8的開發板

首先我沒用過cortex-A8，不做討論。
我最開始學的是ARM7，然後用到arm9、arm11、cortex-M4。
1、arm9和arm11區別不大，只是性能上的提高，然後arm11增加了圖形處理的能力。
2、arm7都還不過時。外面找工作，我是剛好是應屆生，這個對我來說實際的經驗要求不高。但你用AR9\ARM11肯定不是過時的。
3、只要你學透了arm架構的任何一款處理器的驅動開發，上手其他arm架構估計不超過1天（8小時），因為驅動開發很多地方時相通的。驅動開發對硬體架構先不說，難度在於linux系統，尤其是內核。
4、你說對了，這是相當重要的一部分，如果這些都不熟悉，那麼對於這個arm架構你是沒有掌握的，尤其是驅動工程師！

從你問的問題來看，我不建議你使用cortexA8的處理器。A系列面向的是應用，如手持設備等，復雜度很高。
這兒建議你選用培訓機構使用過的板子，我推薦基於ARM11的OK6410板子。有培訓機構的配套資料，很多很全，遇到問題網上搜也能很快解決。樓上提到ARM9也是相當不錯的選擇，尤其是mini2440，LINUX內核直接支持。最近我有幾個同學也去華清遠見培訓，他們使用的是款A8處理器的板子。不過這個東西出來的學習資料很少，非常不適合你入手。除非你也去培訓，那是題外話，修行靠個人。
總的來說，不要糾結使用哪個處理器，他們都是相通的，先買一個板子來用起，那才是王道。對了，OK6410能跑android。

⑤ 學習linux底層驅動開發有什麼經典的參考書

結構、操作系統、體系結構、編譯原理、計算機網路你全修過

我想大概可以分為4個階段，水平從低到高
從安裝使用=>linux常用命令=>linux系統編程=>內核開發閱讀內核源碼

其中學習linux常用命令時就要學會自己編譯內核，優化系統，調整參數

安裝和常用命令書太多了，找本稍微詳細點的就ok，其間需要學會正則表達式

系統編程推薦《高級unix環境編程》，黑話叫APUE
還有《unix網路編程》
這時候大概還需要看資料理解elf文件格式，連接器和載入器，cmu的一本教材中文名為《深入理解計算機系統》比較好

內核開發閱讀內核源碼階段，從寫驅動入手逐漸深入linux內核開發
參考書如下《linux device drivers》，黑話叫ldd
《linux kernel development》，黑話叫lkd
《understading the linux kernel》，黑話叫utlk
《linux源碼情景分析》
這四本書為搞內核的必讀書籍

最後，第三階段和第四階段最重動手，空言無益，光看書也不罩，不動手那些東西理解不了

學習linux/unix編程方法的建議

建議學習路徑：

首先先學學編輯器，vim, emacs什麼的都行。
然後學make file文件，只要知道一點就行，這樣就可以准備編程序了。

然後看看《C程序設計語言》K&R，這樣呢，基本上就可以進行一般的編程了，順便找本數據結構的書來看。

如果想學習UNIX/LINUX的編程，《APUE》絕對經典的教材，加深一下功底，學習《UNP》的第二卷。這樣基本上系統方面的就可以掌握了。

然後再看Douglus E. Comer的《用TCP/IP進行網際互連》第一卷，學習一下網路的知識，再看《UNP》的第一卷，不僅學習網路編程，而且對系統編程的一些常用的技巧就很熟悉了，如果繼續網路編程，建議看《TCP/IP進行網際互連》的第三卷，裡面有很多關於應用協議telnet、ftp等協議的編程。
如果想寫設備驅動程序，首先您的系統編程的介面比如文件、IPC等必須要熟知了，再學習《LDD》2。

對於幾本經典教材的評價：

《The C Programing Language》K&R 經典的C語言程序設計教材，作者是C語言的發明者，教材內容深入淺出。雖然有點老，但是必備的一本手冊，現在有時候我還常翻翻。篇幅比較小，但是每看一遍，就有一遍的收獲。另外也可用譚浩強的《C語言程序設計》代替。

《Advanced Programing in Unix Envirement》 W.Richard Stevens：也是非常經典的書（廢話，Stevens的書哪有不經典的！），雖然初學者就可以看，但是事實上它是《Unix Network Programing》的一本輔助資料。國內的翻譯的《UNIX環境高級編程》的水平不怎麼樣，現在有影印版，直接讀英文比讀中文來得容易。

《Unix Network Programing》W.Richard Stevens：第一卷講BSD Socket網路編程介面和另外一種網路編程介面的，不過現在一般都用BSD Socket，所以這本書只要看大約一半多就可以了。第二卷沒有設計到網路的東西，主要講進程間通訊和Posix線程。所以看了《APUE》以後，就可以看它了，基本上系統的東西就由《APUE》和《UNP》vol2概括了。看過《UNP》以後，您就會知道系統編程的絕大部分編程技巧，即使卷一是講網路編程的。國內是清華翻譯得《Unix網路編程》，翻譯者得功底也比較高，翻譯地比較好。所以建議還是看中文版。

《TCP/IP祥解》一共三卷，卷一講協議，卷二講實現，卷三講編程應用。我沒有怎麼看過。，但是據說也很經典的，因為我沒有時間看卷二，所以不便評價。

《用TCP/IP進行網際互連》Douglus.E.Comer 一共三卷，卷一講原理，卷二講實現，卷三講高級協議。感覺上這一套要比Stevens的那一套要好，就連Stevens也不得不承認它的第一卷非常經典。事實上，第一卷即使你沒有一點網路的知識，看完以後也會對網路的來龍去脈了如指掌。第一卷中還有很多習題也設計得經典和實用，因為作者本身就是一位教師，並且卷一是國外研究生的教材。習題並沒有答案，留給讀者思考，因為問題得答案可以讓你成為一個中級的Hacker，這些問題的答案可以象Douglus索取，不過只有他只給教師卷二我沒有怎麼看，卷三可以作為參考手冊，其中地例子也很經典。如果您看過Qterm的源代碼，就會知道Qterm的telnet 實現部分大多數就是從這本書的源代碼過來的。對於網路原理的書，我推薦它，而不是Stevens的《TCP/IP祥解》。

《Operating System - Design and Implement》這個是講操作系統的書，用Minix做的例子。作者母語不是英文，所以英文看起來比較晦澀。國內翻譯的是《操作系統設計與實現》，我沒看過中文版，因為翻譯者是尤晉元，他翻譯的《APUE》已經讓我失望頭頂了。讀了這本書，對操作系統的底層怎麼工作的就會
有一個清晰的認識。

《Linux Device Driver》2e ，為數不多的關於Linux設備驅動程序的好書。不過內容有些雜亂，如果您沒有一些寫驅動的經驗，初次看會有些摸不著南北。國內翻譯的是《Linux設備驅動程序》第二版，第一版，第二版的譯者我都有很深的接觸，不過總體上來說，雖然第二版翻譯的有些不盡人意，但是相比第一版來說已經超出了一大截。要讀這一本書，至少應該先找一些《計算機原理》《計算機體系結構》的書來馬馬虎虎讀讀，至少應該對硬體和計算機的工作過程有一些了解。