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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)于操作系統(tǒng)和軟件的需求也越來(lái)越高。而Linux操作系統(tǒng)憑借其開源、自由、安全、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)受到越來(lái)越多人的歡迎。Linux系統(tǒng)的特點(diǎn)之一就是其極為靈活的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，而Linux驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)也是Linux系統(tǒng)的重要組成部分。本文將。
一、Linux驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)
在Linux系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)程序主要負(fù)責(zé)控制硬件設(shè)備并將其與操作系統(tǒng)進(jìn)行交互。Linux驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)架構(gòu)主要由三個(gè)組成部分構(gòu)成：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、設(shè)備類和設(shè)備模型。
1.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是實(shí)現(xiàn)設(shè)備與內(nèi)核交互的程序，其主要功能包括：
（1）完成設(shè)備初始化和釋放工作。
（2）實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)用戶與設(shè)備的交互。
（3）實(shí)現(xiàn)中斷處理等設(shè)備操作。
2.設(shè)備類
設(shè)備類是為了方便驅(qū)動(dòng)程序管理而引入的概念，它將不同類型設(shè)備進(jìn)行分類管理。每個(gè)設(shè)備類包含了一個(gè)或多個(gè)與之對(duì)應(yīng)的設(shè)備。
3.設(shè)備模型
設(shè)備模型是對(duì)Linux設(shè)備進(jìn)行層次化管理的一種機(jī)制。在Linux設(shè)備模型中，所有設(shè)備都是以樹形結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)的，樹種的每個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為“設(shè)備節(jié)點(diǎn)（Device Node）”，設(shè)備節(jié)點(diǎn)又可以分為三種：字符設(shè)備節(jié)點(diǎn)、塊設(shè)備節(jié)點(diǎn)和命名空間節(jié)點(diǎn)。
二、Linux驅(qū)動(dòng)的開發(fā)流程
Linux驅(qū)動(dòng)的開發(fā)流程主要有以下幾個(gè)步驟：
1.確定設(shè)備類型
在編寫驅(qū)動(dòng)程序之前，首先需要確定驅(qū)動(dòng)程序所要支持的設(shè)備類型?？梢酝ㄟ^Linux內(nèi)核文檔中的“驅(qū)動(dòng)程序”部分進(jìn)行了解。
2.創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)
創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)是Linux驅(qū)動(dòng)程序的之一步，使用mknod命令可以創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，然后使用chmod命令可以修改文件權(quán)限。
3.編寫驅(qū)動(dòng)程序
編寫驅(qū)動(dòng)程序是Linux驅(qū)動(dòng)的核心部分，編寫驅(qū)動(dòng)程序時(shí)需要遵循一定的規(guī)范，如：驅(qū)動(dòng)程序名稱必須以驅(qū)動(dòng)類型名開頭、驅(qū)動(dòng)程序要被包含在內(nèi)核中、驅(qū)動(dòng)程序必須實(shí)現(xiàn)設(shè)備文件的操作接口等。
4.注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
驅(qū)動(dòng)程序編寫完成之后，需要將其注冊(cè)到Linux內(nèi)核中。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序被注冊(cè)到Linux內(nèi)核中后，設(shè)備節(jié)點(diǎn)才能與驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行交互。
5.測(cè)試驗(yàn)證
測(cè)試驗(yàn)證是Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的最后一步，通過測(cè)試和驗(yàn)證確保驅(qū)動(dòng)程序的可靠性和穩(wěn)定性。
三、Linux驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用作品
Linux驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用作品非常豐富，例如：
1.USB麥克風(fēng)驅(qū)動(dòng)
使用USB麥克風(fēng)可以節(jié)約電腦內(nèi)部的PCI插槽。Linux系統(tǒng)內(nèi)置有很多麥克風(fēng)驅(qū)動(dòng)程序，例如ALSA、OSS等，但一些USB麥克風(fēng)并沒有Linux的驅(qū)動(dòng)程序，需要用戶自己去編寫驅(qū)動(dòng)程序。USB麥克風(fēng)驅(qū)動(dòng)程序的編寫需要了解USB驅(qū)動(dòng)程序的相關(guān)知識(shí)，包括USB設(shè)備識(shí)別、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>
2.網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)
Linux系統(tǒng)內(nèi)置有音頻驅(qū)動(dòng)、顯卡驅(qū)動(dòng)、打印機(jī)驅(qū)動(dòng)、磁盤驅(qū)動(dòng)等各類驅(qū)動(dòng)程序。網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)也是其中之一，如Intel的e1000和e1000e驅(qū)動(dòng)、Realtek的rtl8169驅(qū)動(dòng)等，這些驅(qū)動(dòng)可以保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
3.鍵盤驅(qū)動(dòng)
鍵盤是我們?nèi)粘Ｖ凶畛Ｓ玫妮斎朐O(shè)備之一，其驅(qū)動(dòng)程序同樣非常重要。Linux系統(tǒng)內(nèi)置了現(xiàn)代PC機(jī)上主流的PS/2或USB鍵盤驅(qū)動(dòng)程序，如果使用了一些較為特殊的鍵盤，可能需要自己編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
Linux驅(qū)動(dòng)作為L(zhǎng)inux系統(tǒng)的重要組成部分，其合理設(shè)計(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于保障計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的正常工作以及保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性運(yùn)行至關(guān)重要。在未來(lái)的發(fā)展中，Linux驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用必將越來(lái)越廣泛，對(duì)于Linux系統(tǒng)和整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)的未來(lái)發(fā)展起到很大的推動(dòng)作用。
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如何在嵌入式LINUX中增加自己的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
驅(qū)動(dòng)程序的使用可以按照兩種方式編譯，一種是靜態(tài)編譯進(jìn)內(nèi)核，另一種是編譯成模塊以供動(dòng)態(tài)加載。由于uClinux不支持模塊動(dòng)態(tài)加載，而且嵌入式LINUX不能夠象桌面LINUX那樣靈活的使用inod/rmmod加載卸載設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，因而這里只介紹將設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序靜態(tài)編譯進(jìn)uClinux內(nèi)核的方法。下面以UCLINUX為例，介紹在一個(gè)以模塊方式出現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)程序test.c基礎(chǔ)之上，將其編譯進(jìn)內(nèi)核的一系列步驟：（1） 改動(dòng)test.c源帶代清埋碼之一步，將原來(lái)的：#include#includechar kernel_version=UTS_RELEASE;改動(dòng)為：#ifdef MODULE#include#includechar kernel_version=UTS_RELEASE;#else#define MOD_INC_USE_COUNT#define MOD_DEC_USE_COUNT#endif第二步，新建函數(shù)int init_test(void)將雀畝設(shè)備注冊(cè)寫在此處：result=register_chrdev(254,”test”,&test_fops);（2） 將test.c復(fù)制到/uclinux/linux/drivers/char目錄下，并且在/uclinux/linux/drivers/char目錄下mem.c中，int chr_dev_init( )函數(shù)中增加如下代碼：#ifdef CONFIG_TESTDRIVEinit_test();#endif（3） 在/uclinux/linux/drivers/char目錄下Makefile中增加如下代碼：ifeq($(CONFIG_TESTDRIVE),y)L_OB+=test.oEndif（4） 在/uclinux/linux/arch/m68knommu目錄下config.in中字符設(shè)備段里增加如下代碼：bool ‘support for testdrive’ CONFIG_TESTDRIVE y（5） 運(yùn)行頃正森make menuconfig（在menuconfig的字符設(shè)備選項(xiàng)里你可以看見我們剛剛添加的’support for testdrive’選項(xiàng)，并且已經(jīng)被選中）；make dep；make linux；make linux.text；make linux.data；cat linux.text linux.data > linux.bin。（6） 在 /uclinux/romdisk/romdisk/dev/目錄下創(chuàng)建設(shè)備：mknod test c并且在/uclinux/appsrc/下運(yùn)行make，生成新的Romdisk.s19文件。
Linux驅(qū)動(dòng)程序的使用可以按照兩種方式編譯，一種是靜態(tài)編譯進(jìn)內(nèi)核，另一種是編譯成李指模塊以供動(dòng)態(tài)加載。仔散由于uClinux不支持模塊動(dòng)態(tài)加載，而且嵌入式LINUX不能夠象桌面LINUX那樣靈活的使用inod/rmmod加載卸念擾氏載設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，因而這里只介紹將設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序靜態(tài)編譯進(jìn)uClinux內(nèi)核的方法。
下面以UCLINUX為例，介紹在一個(gè)以模塊方式出現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)程序test.c基礎(chǔ)之上，將其編譯進(jìn)內(nèi)核的一系列步驟：
（1） 改動(dòng)test.c源帶代碼
之一步，將原來(lái)的：
#include
#include
char kernel_version=UTS_RELEASE;
改動(dòng)為：
#ifdef MODULE
#include
#include
char kernel_version=UTS_RELEASE;
#else
#define MOD_INC_USE_COUNT
#define MOD_DEC_USE_COUNT
#endif
第二步，新建函數(shù)int init_test(void)
將設(shè)備注冊(cè)寫在此處：
result=register_chrdev(254,”test”,&test_fops);
（2）將test.c復(fù)制到/uclinux/linux/drivers/char目錄下，并且在/uclinux/linux/drivers/char目錄下mem.c中，int chr_dev_init( )函數(shù)中增加如下代碼：
#ifdef CONFIG_TESTDRIVE
init_test();
#endif
（3）在/uclinux/linux/drivers/char目錄下Makefile中增加如下代碼：
ifeq($(CONFIG_TESTDRIVE),y)
L_OB+=test.o
Endif
（4）在/uclinux/linux/arch/m68knommu目錄下config.in中字符設(shè)備段里增加如下代碼：
bool ‘support for testdrive’ CONFIG_TESTDRIVE y
（5） 運(yùn)行make menuconfig（在menuconfig的字符設(shè)備選項(xiàng)里你可以看見我們剛剛添加的’support for testdrive’選項(xiàng)，并且已經(jīng)被選中）；make dep；make linux；make linux.text；make linux.data；cat linux.text linux.data > linux.bin。
（6） 在 /uclinux/romdisk/romdisk/dev/目錄下創(chuàng)建設(shè)備：
mknod test c 254 0
并且在/uclinux/appsrc/下運(yùn)行make，生成新的Romdisk.s19文件。
到這里，在UCLINUX中增加設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的工作可以說是完成了，只要將新的linux.bin與Romdisk
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