Linux2.6.32驱动笔记（1）驱动开发概述及硬件访问技术

摘要：介绍了linux下驱动的分类和学习方法，描述了linux下硬件访问的思路和具体实现方法。

一、linux下设备驱动分类

     linux系统的设备常规分为字符设备（char device），块设备（block device）和网络设备（network device），对应的驱动也分为这三类。

    字符设备：字符设备是一种按照字节来访问的设备，并且存取时没有缓存设备。这样的驱动通常用来实现open,read,write和close系统调用，字符设备包括：串口，LED，按键等。

    块设备：linux允许块设备传送任意字节的数据，可以是一个字节一个字节，也可以是一块一块例如512字节，他们的主要区别在于块设备使用了缓存来支持，并且能够随机存取，块设备驱动与内核的接口是和字符设备不同的。常见的块设备包括flash，sd卡，cd等等。

    网络接口：网络接口设备驱动主要是基于socket机制，主要是负责发送和接收数据报文，在系统和驱动程序之间定义有专门的数据结构（sk_buff）进行数据传递，网络接口设备包括例如eth0这样的硬件网卡，也可以是回环loop这样的纯软件。

另外，按照总线方式的不同，还可以分为USB设备，PCI设备和平台总线设备。

 

二、驱动学习方法

    第一：驱动模型

    用自己的话理解吧，其实内核里面，各个驱动的模型是比较固定的，学习的时候按照这个模式先去往里填，框架熟悉了，就能摸索出一点心得出来。大致我认为驱动学习，百分之三十要归结到模型上，百分之三十在内核，剩下的百分之四十是要对硬件的操作比较熟悉，因为驱动驱动，驱动到最后一定要操作硬件（也有软件模型比如loop），你对外设有多少的掌握和理解，时序，寄存器，读写方式，中断等等，驱动为什么难，难就难在需要一个系统的思维去学习，对底层硬件的东西掌握需要比较多，还要对内核对驱动的支持机制掌握，然后编写驱动的时候要遵照模型，驱动写完了还得写应用测试程序。

    第二：硬件操作

    这个刚才已经说了，比如你要驱动一个按键，首先按键的操作方式要了解，起码看得懂硬件连接，高低电平，按键对应的I/O口物理地址，寄存器配置方式，轮询肯定不行了，那就得要用中断，内核对中断的机制是如何的，还有访问硬件有哪些方式，我们按键对应的物理地址如何对应到我在驱动中操作的虚拟地址，等等这些。按键只是个最最简单的比方，后面IIC，SPI，网络驱动，有时候难度并不在驱动本身了，而是你对他们的理解，比如通信协议，需要ACK，需要校验，怎么发，怎么收，发到哪里，谁去接受等等等等。所以好的驱动工程师，个人认为跟你编写过的外设驱动数量和种类是有很大关系的。

    第三：测试程序

    驱动写好了，就要编写测试程序来测试这个驱动是否可用，这时候就需要对驱动接口比较了解，还要考虑是否有什么小的问题，响应时间，内存占用等等，这部分其实是应用程序开发的功力。

   

三、硬件访问技术

    要对设备进行控制，实际上是控制设备的寄存器，如何访问这些硬件设备，实际上就是探讨如何访问寄存器。做到这样需要两步：第一，地址映射；第二：读写寄存器。

    地址映射

    因为s3c2440给出的是物理地址，而我们使用的需要虚拟地址，所以必须要先完成物理地址到虚拟地址的转化，转化分为动态映射方式和静态映射方式。

   

    动态映射方式函数：void *ioremap(physaddr,size)

    函数原型：void *__ioremap(unsigned longphys_addr,unsigned long size,unsigned long flags)

    函数功能：将phys_addr指向的物理地址映射size字节大小到虚拟地址空间，返回值为该段虚拟地址的起始地址。

返回值：映射后的虚拟地址。

phys_addr:要映射的起始的I/O地址。

    size:要映射的空间大小。

    flags：要映射的I/O空间的权限有关的标志。

   

    静态映射方式就是根据用户指定，在linux内核启动的时候就会自动的将某些物理地址和虚拟地址应设好了。首先是填充一个结构体，然后是通知内核。

    用户通过map_desc结构来指明物理地址与虚拟地址的映射关系。

    structmap_desc{

    unsignedlong virtual;

    unsignedlong pfn;

    unsignedlong length;

    unsignedint type;

}

    virtual:映射后的虚拟地址。

pfn:利用__phys_to_pfn(物理地址)可以计算出物理地址所在的物理页帧号。

    length:映射的长度。

    type:映射的设备类型。

   

    读写寄存器

    完成地址映射以后，内核提供了一组用来访问寄存器的函数，如下：

    读I/O内存，8,16,32就是一个字节，两个字节，四个字节的意思。

    unsignedioread8(void *addr)

    unsignedioread16(void *addr)

    unsignedioread32(void *addr)

    unsignedreadb(address)

    unsignedreadw(address)

    unsignedreadl(address)

   

    写I/O内存，同上：

    voidiowrite8(u8 value,void *addr)

    voidiowrite16(u16 value,void *addr)

    voidiowrite32(u32 value,void *addr)

    voidwriteb(unsigned value,address)

    voidwritew(unsigned value,address)

    voidwritel(unsigned value,address)

   

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