嵌入式Linux系统：基础知识_Linux设备驱动基础一、设备的分类及特点二、Linux 设备驱动与整个软硬件系统的关系三、编写 Linux 设备驱动的技术基础四、Linux 设备驱动的学习方法

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我是靠谱客的博主慈祥棒球，最近开发中收集的这篇文章主要介绍嵌入式Linux系统：基础知识_Linux设备驱动基础一、设备的分类及特点二、Linux 设备驱动与整个软硬件系统的关系三、编写 Linux 设备驱动的技术基础四、Linux 设备驱动的学习方法，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

一、设备的分类及特点

计算机系统的硬件主要由 CPU、存储器和外设组成。随着 IC 制造工艺的发展，目前，芯片的集成度越来越高，往往在 CPU 内部就集成了存储器和外设适配器。 ARM、 PowerPC、 MIPS 等处理器都集成了 UART、 I2C 控制器、 USB 控制器、 SDRAM 控制器等，有的处理器还集成了片内 RAM 和 Flash。
驱动针对的对象是存储器和外设（包括 CPU 内部集成的存储器和外设），而不是针对 CPU 核。 Linux将存储器和外设分为 3 个基础大类：
 字符设备；
 块设备；
 网络设备。
字符设备指那些必须以串行顺序依次进行访问的设备，如触摸屏、磁带驱动器、鼠标等。块设备可以用任意顺序进行访问，以块为单位进行操作，如硬盘、软驱等。字符设备不经过系统的快速缓冲，而块设备经过系统的快速缓冲。但是，字符设备和块设备并没有明显的界限，如 Flash 设备符合块设备的特点，但是我们仍然可以把它作为一个字符设备来访问。
字符设备和块设备的驱动设计呈现出很大的差异，但是对于用户而言，他们都使用文件系统的操作接口 open()、 close()、 read()、 write()等函数进行访问。
在 Linux 系统中，网络设备面向数据包的接收和发送而设计，它并不对应于文件系统的节点。内核与网络设备的通信和内核与字符设备、块设备的通信方式完全不同。另外， TTY 驱动、 I2C 驱动、 USB 驱动、 PCI 驱动、 LCD 驱动等本身大体可归纳入 3 个基础大类，但是对于这些复杂的设备， Linux 系统还定义了独特的驱动体系结构。

二、Linux 设备驱动与整个软硬件系统的关系

如图1 所示，除网络设备外，字符设备与块设备都被映射到 Linux 文件系统的文件和目录，通过文件系统的系统调用接口 open()、 write()、 read()、 close()等函数即可访问字符设备和块设备。所有的字符设备和块设备都被统一地呈现给用户。块设备比字符设备复杂，在它上面会首先建立一个磁盘/Flash 文件系统，如 FAT、 Ext3、 YAFFS、 JFFS 等。 FAT、 Ext3、YAFFS、 JFFS 规范了文件和目录在存储介质上的组织。

图1 Linux 设备驱动与整个软硬件系统的关系

应用程序可以使用 Linux 的系统调用接口编程，也可以使用 C 库函数，出于代码可移植性的考虑，后者更值得推荐。C 库函数本身也通过系统调用接口而实现，如 C 库函数中的 fopen()、fwrite()、fread()、fclose()分别会调用操作系统 API 的 open()、 write()、 read()、 close()函数。

三、编写 Linux 设备驱动的技术基础

Linux 设备驱动的学习是一项浩大的工程，读者需要首先掌握以下基础。
 编写 Linux 设备驱动要求工程师具有良好的硬件基础，懂得 SRAM、 Flash、 SDRAM、磁盘的读写方式， UART、 I2C、 USB 等设备的接口，轮询、中断、 DMA 的原理， PCI 总线的工作方式以及 CPU 的内存管理单元（MMU）等。
 编写 Linux 设备驱动要求工程师具有良好的 C 语言基础，能灵活地运用 C 语言的结构体、指针、函数指针及内存动态申请和释放等。
 编写 Linux 设备驱动要求工程师具有一定的 Linux 内核基础，虽然并不要求工程师对内核各个部分有深入的研究，但至少要了解设备驱动与内核的接口，尤其是对于块设备、网络设备、 Flash设备、串口设备等复杂设备。
 编写 Linux 设备驱动要求工程师具有良好的多任务并发控制和同步的基础，因为在设备驱动中会大量使用自旋锁、互斥、信号量、等待队列等并发与同步机制。