Linux设备驱动模型

原创

ithorizon 8个月前 (09-01) 阅读数 60 #Linux

Linux设备驱动模型简介

Linux设备驱动模型是Linux内核的一个重要组成部分，它为设备驱动程序提供了一种统一的行为来管理硬件设备。通过该模型，设备驱动程序可以轻松地实现设备的发现、初始化、配置和管理等功能。本文将简要介绍Linux设备驱动模型的基本概念、核心组件及其工作原理。

核心概念

在Linux设备驱动模型中，以下几个核心概念需要了解：

设备：指计算机系统中的硬件设备，如USB设备、PCI设备等。

驱动：负责与硬件设备交互的软件模块，实现对设备的控制和管理。

总线：连接各种设备的通道，如USB总线、PCI总线等。总线负责将设备与驱动进行匹配。

设备类：具有相同功能或属性的设备的集合，如串口设备、网络设备等。

核心组件

Linux设备驱动模型关键包括以下几个核心组件：

设备树：即系统中所有设备的层次结构，包括设备、驱动和总线之间的关系。

kobject：即设备树中的一个节点，是设备、驱动和总线的基类。

kset：即设备树中的一个集合，用于管理具有相同属性的设备或驱动。

uevent：用户空间事件，用于在内核和用户空间之间传递设备状态变化信息。

工作原理

Linux设备驱动模型的工作原理关键包括以下几个步骤：

设备探测：内核在启动过程中或设备热插拔时，通过总线驱动程序探测到新设备，并创建设备节点。

设备匹配：内核利用设备的ID和驱动拥护的设备ID进行匹配，找到合适的驱动程序。

驱动加载：内核加载匹配的驱动程序，初始化设备，使其处于可用状态。

设备管理：用户空间程序可以通过sysfs、udev等接口获取设备信息，进行设备配置和管理。

代码示例

以下是一个简洁的字符设备驱动示例，展示了怎样使用Linux设备驱动模型注册和注销设备：


#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/cdev.h>
#define DEVICE_NAME "mychardev"
struct cdev my_cdev;
dev_t devno;
int major;
int minor;
int init_module(void)
{
    int ret;
    // 申请设备号
    ret = alloc_chrdev_region(&devno, minor, 1, DEVICE_NAME);
    if (ret < 0) {
        printk(KERN_ALERT "Failed to alloc char dev region");
        return ret;
    }
    major = MAJOR(devno);
    minor = MINOR(devno);
    // 初始化cdev结构体
    cdev_init(&my_cdev, &fops);
    // 注册设备
    ret = cdev_add(&my_cdev, devno, 1);
    if (ret < 0) {
        printk(KERN_ALERT "Failed to add char dev");
        unregister_chrdev_region(devno, 1);
        return ret;
    }
    printk(KERN_INFO "I was assigned major number %d. To talk to", major);
    return 0;
}
void cleanup_module(void)
{
    // 注销设备
    cdev_del(&my_cdev);
    unregister_chrdev_region(devno, 1);
}
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A Simple Character Device Driver");