研究linux驱动程序的几个概念

    作者：陈燕辉 深圳大学
   第一次看linux设备驱动程序时候，觉得第一章和第二章内容没什么重要，就略

 

过而已，或许当时那对设备驱动程序不怎么了解的原因吧！学到了一半，说要写下

 

总结才重新看了一下：发现第一、二章是概述了本书的重点思想，而要写一个完

 

整、漂亮的device driver必须得遵循这些思想。那我接下来就唠叨一下这些：

 

    1、驱动程序的角色（提供机制而非策略）

   

    大部分的编程问题其实可以划分为 2 部分:"提供什么能力"(机制) 和 "如何

 

使用这些能力"(策略).如何理解这句话？eg、以S3C2440开发板上的4个leds为例来

 

我对这句话的理解：在编写驱动内核代码来存取硬件时，不能强加策略给用户，因

 

不同的用户有不同的功能要求；内核代码在让硬件可用的情况下，把如何操作硬件

 

的事情就交给用户去操作。比如说，用户可以对 4 leds进行如下操作:(1)让4 leds

 

一起亮或者一起灭；(2)指定特定的 led 的亮灭；(3)让 4 个 leds中任意几个亮

 

灭；and so on 。 而内核代码应该都要实现这些功能的机制，而不是去指定或约

 

束用户你应该怎么去做，只能这样做，不能那样做等等。这样的话：一个驱动，它

 

就开始变得"灵活"了，对硬件的存取能力，没有约束。值得一提的还有一个问题是

 

如何做到策略透明？

 

    2、驱动程序 VS 应用程序

 

  

  

   值得强调的几点：

  

   1)系统资源申请回收：用户程序资源申请忘了回收，最多导

 

致本身进程崩溃，而不会引起其他进程甚至系统崩溃，而驱动程序就会导致整个系

 

统的崩溃。

  

   2)堆栈特点：用户空间(0~3G)堆栈（栈）比较大，可以申请到足够的空间来存放

 

数据，而内核空间堆栈很小，一般申请超过 1k(512 bytes)就采用动态申请，记得

 

申请之后要记得释放。 

 

    3)同步问题：驱动程序时刻要注意并发问题、程序的可重入问题。驱动程序必须

 

能够在进程上下文、中断上下文中进行；数据结构必须小心设计，多个执行线程分

 

开，并且避免使用全局变量，以防对数据结构造成损坏。

 

   4)内核的并发问题：Linux 系统中, 在同一时间, 不止一个进程能够试图使用你

 

的驱动. 大部分设备能够中断处理器==>中断处理异步运行, 并且能在你的驱动试图

 

做其他事情的同一时间被调用.而且, 当然, Linux 可以在对称多处理器系(SMP)上

 

运行, 结果是你的驱动可能在多个 CPU 上并发执行. 最后, 在 2.6, 内核代码已经

 

是可抢占的了; 这个变化使得即便是单处理器会有许多与多处理器系统同样的并发

 

问题.[摘自linux设备驱动程序第二章]。

 

    3、如何去实现一个完整的device driver？

 

    这就是涉及到上面所说的内容了，我是初学者，如果各位大侠读到，希望可以

 

帮忙指正和指导，我将不胜感激。

 

    1)数据结构如何去定义或者在哪里声明？

 

    2)数据结构的内存申请采用动态还是静态方式？why？

 

    3)内核初始化时失败后应如何处理？采用goto语句最好，why？

 

    4)如何去避免竞态事件的产生？应如何处理？

 

    5)如何做到程序的可重入？==>尽量避免使用全局变量。

 

    6)内核数据如何与用户空间数据进行交互？/proc文件系统(虚拟文件系统) 系

 

统调用、socket网络

 

    7)如何调试问题？最常用的方法：printk 与 用户空间的printf类似。