Linux 设备驱动学习笔记（一）

        最近在学习Linux的字符设备驱动，写一下学习笔记。嘿嘿！

        Linux的驱动程序两种安装方法：以模块的形式加载 ， 直接编译进内核。驱动的编写我个人把它分为三部分：Linux驱动设计模式（模板）为40%，内核相关的知识为30%，硬件知识为30%.

        那么什么是字符设备，什么是块设备，以及它们的区别是什么呢？ 下面来简单介绍一下， 字符设备是一种按字节来访问的设备，字符驱动负责驱动（使能）字符设备，而对于块设备，在大多数Unix系统中，块设备不能按字节处理数据，只能一次传送一个或多个长度是512个字节（或者一个更大的2次幂的数）的整块数据。而Linux则允许块设备传送任意字节。二者的区别如下：字符设备是以字节为最小访问单位的，而块设备是以块为最小访问单位的，块的大小可以是512个字节或者是512个字节的整数倍。另外字符设备是不可以随机访问的（例如从键盘输入for，则读取就是for，不能是别的顺序如rof），而块设备有存储位置的概念是可以随机访问指定位置上的数据（随机访问可以理解为访问时可以从一个位置跳到另一个位置），如果块设备的容量足够，就可以容纳一个文件系统，有了文件系统的块设备就可以被挂载，另外在Linux系统中块设备是可以按字节访问的，Linux中字符设备驱动和块设备驱动的区别就在于驱动与内核的接口不同。

        设备文件在文件系统中有一个对应的索引节点，但并不占用存储文件内容的空间，设备文件与内核的设备驱动则是通过设备号来建立联系的。设备号可以分为两部分：主设备号和次设备号。主设备号表示一种设备，而次设备号则表示一种设备中的某一个具体的设备，例如有三个串口1,2,3，它们都是串口为一种设备，拥有同样的主设备号，而次设备号不同。用命令mknod 可以建立设备文件：mknod  设备文件名  类型（字符设备 ，块设备） 主设备号  次设备号  例如 mknod -m 666 test c 5 0 ,其中 -m 参数用于指定文件权限，666是权限标志的八进制形式，test是设备文件名称，c 表示字符设备，5和0 分别是主设备号和次设备号，dev_t是内核用来表示设备号的数据类型，实际上是一个32为的无符号整数，内核用它的高12为表示主设备号，低20位表示一个次设备号。内核还提供了两个接口专门用于从dev_t型的数据中得到主次设备号：
unsigned int MAJOR(dev_t  dev) ;这个函数用来得到主设备号    unsigned int MINOR(dev_t dev)；这个函数用来得到次设备号。除此之外内核还提供了一个接口可以从主次设备号构造出dev_t型的数据：dev_t MKDEV(unsigned int major, unsigned int minor)

         下面说一下字符设备的注册和注销。首先需要强调一点，注册和注销必须是一一对应的，一次注册得到的设备号区域不能分多次注销，注销时指定的设备号的起始值及个数必须等于注册时的值，这里说的注册包括自动分配的设备号  
   
          内核用一个结构体表示字符设备，结构体在使用之前其成员必须初始化，然后将其向内核注册，这样内核就多了一个字符设备。具体的分为三步，首先对设备号的操作，然后初始化字符设备，最后注册字符设备。

            后续的博客中我会用一个具体的字符设备驱动的例子，具体的说一下。