1.设备驱动程序的概念

来源:互联网 发布:windows 优盘启动 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 17:32


系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口,设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节,这样在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件,应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分。

Linux将设备主要分成两大类:一类是块设备,类似磁盘以记录块或扇区为单位,成块进行输入/输出的设备;另一类是字符设备,类似键盘以字符为单位,逐个进行输入/输出的设备。网路设备是介于块设备和字符设备之间的一种特殊设备。

块设备接口仅支持面向块的I/O操作,所有I/O操作都通过在内核地址空间中的I/O缓冲区进行,它可以支持随机存取的功能。文件系统通常都建立在块设备上。

字符设备接口支持面向字符的I/O操作,由于它们不经过系统的快速缓存,所以它们负责管理自己的缓冲区结构。字符设备接口只支持顺序存取的功能,一般不能进行任意长度的I/O请求,而是限制I/O请求的长度必须是设备要求的基本块长的倍数。


设备驱动程序实际是处理和操作硬件控制器的软件,从本质上讲,是内核中具有最高特权级的、驻留内存的、可共享的底层硬件处理例程。驱动程序是内核的一部分,是操作系统内核与硬件设备的直接接口,驱动程序屏蔽了硬件的细节,完成以下功能:

— 对设备初始化和释放;

— 对设备进行管理,包括实时参数设置,以及提供对设备的操作接口;

— 读取应用程序传送给设备文件的数据或者回送应用程序请求的数据;

— 检测和处理设备出现的错误。

Linux操作系统将所有的设备全部看成文件,并通过文件的操作界面进行操作。对用户程序而言,设备驱动程序隐藏了设备的具体细节,对各种不同设备提供了 一致的接口,一般来说,是把设备映射为一个特殊的设备文件,用户程序可以像对其他文件一样对此设备文件进行操作。这意味着:

— 由于每一个设备至少由文件系统的一个文件代表,因而都有一个“文件名”。

— 应用程序通常可以通过系统调用open()打开设备文件,建立起与目标设备的连接。

— 打开了代表着目标设备的文件,即建立起与设备的连接后,可以通过read()、write()、ioctl()等常规的文件操作对目标设备进行操作。

设备文件的属性由三部分信息组成:第一部分是文件的类型,第二部分是一个主设备号,第三部分是一个次设备号。其中类型和主设备号结合在一起惟一地确定了设备文件驱动程序及其界面,而次设备号则说明目标设备是同类设备中的第几个。

由于Linux 中将设备当做文件处理,所以对设备进行操作的调用格式与对文件的操作类似,主要包括open()、read()、write()、ioctl()、 close()等。应用程序发出系统调用命令后,会从用户态转到核心态,通过内核将open()这样的系统调用转换成对物理设备的操作。


系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口,设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节,这样在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件,应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分。

Linux将设备主要分成两大类:一类是块设备,类似磁盘以记录块或扇区为单位,成块进行输入/输出的设备;另一类是字符设备,类似键盘以字符为单位,逐个进行输入/输出的设备。网路设备是介于块设备和字符设备之间的一种特殊设备。

块设备接口仅支持面向块的I/O操作,所有I/O操作都通过在内核地址空间中的I/O缓冲区进行,它可以支持随机存取的功能。文件系统通常都建立在块设备上。

字符设备接口支持面向字符的I/O操作,由于它们不经过系统的快速缓存,所以它们负责管理自己的缓冲区结构。字符设备接口只支持顺序存取的功能,一般不能进行任意长度的I/O请求,而是限制I/O请求的长度必须是设备要求的基本块长的倍数。


设备驱动程序实际是处理和操作硬件控制器的软件,从本质上讲,是内核中具有最高特权级的、驻留内存的、可共享的底层硬件处理例程。驱动程序是内核的一部分,是操作系统内核与硬件设备的直接接口,驱动程序屏蔽了硬件的细节,完成以下功能:

— 对设备初始化和释放;

— 对设备进行管理,包括实时参数设置,以及提供对设备的操作接口;

— 读取应用程序传送给设备文件的数据或者回送应用程序请求的数据;

— 检测和处理设备出现的错误。

Linux操作系统将所有的设备全部看成文件,并通过文件的操作界面进行操作。对用户程序而言,设备驱动程序隐藏了设备的具体细节,对各种不同设备提供了 一致的接口,一般来说,是把设备映射为一个特殊的设备文件,用户程序可以像对其他文件一样对此设备文件进行操作。这意味着:

— 由于每一个设备至少由文件系统的一个文件代表,因而都有一个“文件名”。

— 应用程序通常可以通过系统调用open()打开设备文件,建立起与目标设备的连接。

— 打开了代表着目标设备的文件,即建立起与设备的连接后,可以通过read()、write()、ioctl()等常规的文件操作对目标设备进行操作。

设备文件的属性由三部分信息组成:第一部分是文件的类型,第二部分是一个主设备号,第三部分是一个次设备号。其中类型和主设备号结合在一起惟一地确定了设备文件驱动程序及其界面,而次设备号则说明目标设备是同类设备中的第几个。

由于Linux 中将设备当做文件处理,所以对设备进行操作的调用格式与对文件的操作类似,主要包括open()、read()、write()、ioctl()、 close()等。应用程序发出系统调用命令后,会从用户态转到核心态,通过内核将open()这样的系统调用转换成对物理设备的操作。


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