c语言编程基础------0.5 c应用程序和c内核驱动程序的沟通和区别

应用程序 驱动程序 内核的沟通  

驱动程序一般是通过模块注入内核，用字符驱动程序举个例子：
1.编写字符驱动程序需要在内核中注册设备和中断程序,还有file_ops里面的open,read,release等函数
2.注册成功后在/proc/device文件里面可以看到你注册的设备名称和主设备号，/proc/interrupt文件中可以看到注册的中断
3.为设备创建文件节点，mknod /dev/char_dev_test  c  主设备号  次设备号，于是就在/dev/里面生成一个char_dev_test  设备文件
4，应用程序通过文件操作函数，比如open,read等操作char_dev_test  文件
eg:   FILE* p=open("/dev/char_dev_test","rb");
                if(p==NULL) { printf("error,can't open dev file!"); return -1;}
                char buf[1024];
                read(p,buf,size_t);
//其中open是调用的注册进入内核的file_ops的open函数，read是调用的file_ops的read函数，里面一般有copy_to_user,将内核数据复制到用户空间，也就是复制到了buf中。

 

1:应用程序=>/dev/***(设备文件fd）=> file_operations（驱动open/close/ioctl……) ;
2:linux 驱动 => module_init(xxx_init)(通过insmod加入内核) => /dev/***
3:其实linux驱动编写调用的都是“Linux内核”提供的函数；这会和内核联系；驱动模块编号之后通过insomd加入内核中；驱动会在/dev/目录下面产生一个相应的设备文件；也就是你在应用程序会经常见到的 " fd " ;;应用程序通过 open/close……等函数打开这个设备文件的时候会调用相应的驱动的里面 file_operations结构体里面实现的相应：xxx_open/xxx_close……函数；

应用程序、内核、驱动的关系 
应用程序与库函数、内核、驱动之间的关系
应用程序、库、内核、驱动程序的关系：应用程序调用应用程序函数库完成功能、
应用程序以文件形式访问各种资源、应用程序函数库、部分函数直接完成功能、
部分函数通过系统调用。
 由内核完成内核处理系统调用。
 
 调用设备驱动程序，设备驱动直接与硬件通信。
  它们之间的关系如下图所示 
 

 
 
设备类型：
常见的设备有三类：字符设备、块设备、网络设备。
字符设备：对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件 I/O操作一般紧接着发生。  
 
块设备：块设备与之相反，它利用系统内存作为缓冲区。
网络设备：网络设备是一类特殊的设备，它不像字符设备或块设备那样通过对应
的设备文件节点访问，也不能直接通过read或 write进行数据访问请求。
       
设备号
硬件设备以主设备号和从设备号区分。在设备管理中，除了设备类型外，内核还
需要对被称为主从设备号的参数，才能唯一标识一个设备。主设备号相同的设备
使用相同的驱动程序，从设备号用于区分具体设备的实例。在/dev目录下使用ll
命令（ls -l）可以查看各个设备的设备类型、主从设备号等。cat /proc/devices可
以查看系统中所有设备对应的主设备号。
 
设备文件
设备类型、主从设备号是内核与设备驱动程序通信时使用的，应用程序使用设备
文件节点访问对应设备。Linux 2.4引入了设备文件系统（devfs）所有的设备文
件作为一个可以挂载的文件系统， 每个主从设备号确定的设备都对应一个文件节
点。每个设备文件都有其文件属性（c 代表字符设备或者b 代表块设备），都有
2 个设备号：1、主设备号，用于标识驱动程序；2、从设备号：用于标识同一驱
动程序的不同硬件。 设备文件的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主
设备号一致。需要注意的是，系统调用是内核与应用程序之间的接口，设备驱动
程序是内核与硬件之间的接口。
 
驱动程序与应用程序的区别
1、应用程序以 main开始，驱动程序没有 main，它以一个模块初始化函数作为
入口。
2、应用程序从头到尾执行一个任务，驱动程序完成初始化之后不再运行，等待
系统调用。
3、应用程序可以使用 GLIBC 等标准 C函数库，驱动程序不能使用标准 C库。
 
用户态与内核态
系统运行时一般情况下， 分用户态和内核态， 这两种运行态下的数据互不可见的。
驱动程序是内核的一部分，工作在内核态，应用程序工作在用户态。这样就存在
 
数据空间访问的问题:无法通过指针直接将二者的数据地址进行传递。问题的解
决办法是：系统提供一系列函数帮助完成数据空间转换：例如，get_user 、
put_user 、copy_from_user 、copy_to_user
等函数。
 
Linux驱动程序功能
驱动程序的一般功能是：对设备初始化和释放、把数据从内核传送到硬件和从硬
件读取数据、读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据、
检测和处理设备出现的错误等。





经典问答：
问：我写的一个i驱动程序，需要调用标准库里面的数学库，还有其他的一些操作，怎么使用呢？
答1：不能使用，只能使用内核自己的函数。
答2：内核里不能用标准库啊，这个是先有鸡还是先有蛋的问题，也是一蛋疼问题
不过大部分常用的C库函数在内核中都有实现。比如说操作字符串的函数组就位于lib/string.c文件中。只要包含<linux/string.h>头文件就可以了。至于数学库，我母鸡呀，网上查查吧