设备驱动程序浅谈

    在操作系统当中，设备驱动程序是一种非常重要的I/O软件。设备驱动程序是直接同IO设备打交道，直接对它们进行控制的软件模块。设备驱动程序的基本任务是接收来自上层的IO软件的抽象请求，并且去执行这个请求，例如，抽象的读写操作，设备的初始化操作等。上层的IO软件通过这些抽象的函数接口与设备驱动程序打交道，而这些接口是标准的、稳定不变的，而硬件设备的具体细节被封装在设备驱动程序内部。这样，如果硬件设备发生变化，只要更新相应的设备驱动程序即可，不会影响到上层软件对它的使用。

    设备驱动程序与具体的设备类型密切相关。每个IO都需要相应的设备驱动程序，而每一个设备驱动程序也只能处理一种类型的设备，因为对不同类型的设备，他们的控制方式不同的。例如，对于一个鼠标设备驱动程序来说，它需要从设备控制器中读取各种各样的信息，包括鼠标的移动位置、那个键被按下等。而对于一个磁盘的驱动程序而言，它为了进行磁盘的读写操作就必须知道扇区、磁道、柱面、磁头等各种各样的参数，并使用这些参数来控制磁盘控制器。

     一般而言，在具体实现一个设备驱动程序的时候，可以采用一种通用的结构。

    （1）检查输入的参数是否有效，如果无效，就返回一个出错报告；如果有效，就把输入的的抽象参数转换而控制设备所需要的具体参数。

    （2）检查设备当前是否空闲，如果设备正忙，那么这一次的IO请求就暂时没法完成，所以把它加入等待队列（阻塞队列），稍后在处理；如果设备空闲，再检查硬件的状态，看是否具备了运行的条件。

    （3）设备驱动程序向设备控制器发出一连串的命令，也就是说，把这些命令写入到控制器的各个寄存器中当中。

     (4)在发出控制命令后，如果这个IO操作需要一定的时间，不能马上完成，那么驱动程序就会把自己阻塞起来，直到IO操作完成，并通过硬件产生一个中断，在这个中断处理程序里面把驱动程序唤醒加入到就绪队列中（如果cpu空闲则就获得cpu运行）。

    （5）IO操作完成以后，设备驱动程序还有检查出错的情况。若一切正常，就返回一些状态信息给调用者。如果这是一个输入的操作，还要把输入的数据上传给上一层的系统软件。

    在实时内核的IO系统中，用户的IO请求在到达设备驱动程序之前，通常只做少量的处理。事实上，实时内核的IO系统的作用就像一个转换表，把用户对IO的请求转换到相应的设备驱动程序中。这样，设备驱动程序就能获得最原始用户的请求，并对设备进行操作。