為多功能片上系統(tǒng)處理器編寫Linux設(shè)備驅(qū)動程序引言編寫Linux設(shè)備驅(qū)動程序無疑是一項復雜的工作。本文將集中介紹非標準硬件的設(shè)備驅(qū)動程序編寫,探討硬件應用編程接口,并借用CirrusLogicEP9312片上系統(tǒng)嵌入式平臺添加設(shè)備驅(qū)動程序這一案例來進行分析。如果有些編程內(nèi)容未能在本文中涉及,那么讀者亦可以查閱相似的設(shè)備驅(qū)動程序編碼,以做參考。還有一種方法,就是檢索歷史檔案或者向Linux內(nèi)核問訊中心去函問訊。Linux概述Linux是UNIX操
為多功能片上系統(tǒng)處理器編寫 Linux 設(shè)備驅(qū)動程序 引 言
編寫 Linux 設(shè)備驅(qū)動程序無疑是一項復雜的工作。本文將集中介紹非標準硬件的設(shè)備驅(qū)動程序編寫,探討硬件應用編程接口,并借用 Cirrus Logic EP9312 片上系統(tǒng)嵌入式平臺添加設(shè)備驅(qū)動程序這一案例來進行分析。
如果有些編程內(nèi)容未能在本文中涉及,那么讀者亦可以查閱相似的設(shè)備驅(qū)動程序編碼,以做參考。還有一種方法,就是檢索歷史檔案或者向 Linux 內(nèi)核問訊中心去函問訊。
Linux 概述
Linux 是 UNIX 操作系統(tǒng)的翻版,1991 年由 Linus Torvalds 最先開發(fā)出來,并通過開放源代碼開發(fā)模式不斷得到開放源代碼組織的改進。任何使用 Linux 的個人和團體都無需支付任何版權(quán)費用。
只有內(nèi)核還不夠,通常Linux 與一些在內(nèi)核上運行的視窗環(huán)境、視窗管理器和應用捆綁在一起。然而,由于具備了嵌入式平臺,視窗環(huán)境并非必不可少。與微軟的視窗操作系統(tǒng)不同的是,Linux 并不需要一套固定的、必須采用的應用軟件或?qū)嵱贸绦?因此能夠十分符合嵌入式市場終端解決方案的客制化要求。
操作系統(tǒng)最基本的組成部分包括 1個資源管理器、1個調(diào)度程序、1個介于硬件和應用軟件之間的接口、1個網(wǎng)絡(luò)管理器和 1 個文檔系統(tǒng)管理器。Linux操作系統(tǒng)也包括這些組成部分,當然還有其他部分。本文主要闡述介于硬件和應用軟件之間的接口--設(shè)備驅(qū)動程序。
圖1解釋了用戶應用軟件、操作系統(tǒng)內(nèi)核和硬件平臺之間的區(qū)別。
設(shè)備驅(qū)動程序類型
設(shè)備驅(qū)動程序可分為2大類：硬件設(shè)備驅(qū)動程序和軟件設(shè)備驅(qū)動程序。硬件設(shè)備驅(qū)動程序和物理硬件設(shè)備相連接,如UART設(shè)備或
IDE設(shè)備,而軟件設(shè)備驅(qū)動程序則作為低級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的接口,或硬件設(shè)備驅(qū)動程序和高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)間的接口。圖形控制臺驅(qū)動程序就是一個軟件設(shè)備驅(qū)動程序。其中,1個
LCD控制器驅(qū)動程序裝載并管理該顯示器,同時圖形控制臺對即將顯示的字符進行著色,并獲取從鍵盤輸入的信息。軟件設(shè)備驅(qū)動程序的另一個例子是文檔系統(tǒng)執(zhí)行--文檔系統(tǒng)驅(qū)動程序采用1個硬盤驅(qū)動程序存儲數(shù)據(jù),而該硬盤驅(qū)動程序直接與物理硬盤相連接。
設(shè)備驅(qū)動程序的分類
Linux 設(shè)備驅(qū)動程序有幾類：字符、區(qū)塊、網(wǎng)絡(luò)和其他。通常,驅(qū)動程序根據(jù)設(shè)備的訪問方式分類。然而,也有些設(shè)備無法按照此類方式得到區(qū)分,因此被歸到"其他類型"。字符設(shè)備包括那些使數(shù)據(jù)成為數(shù)據(jù)流的設(shè)備,可通過1個文檔系統(tǒng)的特殊文件獲得（文檔系統(tǒng)的特殊文件將在后文中加以討論）。鑒于字符設(shè)備的特性,該設(shè)備只能根據(jù)順序訪問數(shù)據(jù),即無法往前或往后搜索數(shù)據(jù)。串行端口和音頻設(shè)備都是這種類型。圖2是Cirrus Logic的EP9312 片上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,其中Linux字符設(shè)備以綠色標出。
區(qū)塊設(shè)備能夠照管1個文檔系統(tǒng)。該類設(shè)備和字符設(shè)備一樣,也是通過文檔系統(tǒng)特殊文件訪問。但是,區(qū)塊設(shè)備與文檔設(shè)備的差異在于其可被隨機訪問。這意味著,應用軟件可查找在該設(shè)備中的隨機位置。硬盤驅(qū)動器和CD驅(qū)動器都是區(qū)塊設(shè)備,它們內(nèi)部的文件指針可以指向設(shè)備內(nèi)部的任何位置,惟一的限制來自設(shè)備本身。當區(qū)塊設(shè)備通過文檔系統(tǒng)特殊文件訪問時,該應用接口即同字符設(shè)備一樣,只是與內(nèi)核的接口有所差別而已。圖2中的紅色部分即為Cirrus Logic EP9312 片上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中Linux區(qū)塊設(shè)備。
網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備既可以是硬件設(shè)備,也可以是軟件設(shè)備。硬件設(shè)備如以太網(wǎng)卡,軟件設(shè)備如低端網(wǎng)絡(luò)協(xié)議堆棧（本文將此類接口視為軟件設(shè)備）。中間件和協(xié)議堆棧有時會被看作是軟件設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備是信息包數(shù)據(jù)的通信設(shè)備,一般擁有惟一名稱,并且無法通過文檔系統(tǒng)特殊文件訪問。相反,它們只對內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)堆棧開放。通常,用戶級應用軟件可訪問內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)堆棧,而不能訪問網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。圖2中的藍色部分即為Cirrus Logic EP9312 片上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的Linux網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。
其他的設(shè)備驅(qū)動程序還包括數(shù)據(jù)總線驅(qū)動程序（
USB, I2C, AMBA等）、 /proc
