Linux驱动设计（一）：驱动是什么？

最近需要写个驱动，也看了LDD，也看了其他的blog。其实对于那些简单的一个字符设备的设计流程慢慢lvlv，大概知道这个流程是怎么跑的。但是还是不够流畅，对于驱动与内核的认识还是存在一些混淆。这里来做个记录。

参考的资料是《Linux设备驱动开发详解》

1、驱动是什么？

其实我开始的时候把驱动总和内核搞混。多余我就不啰嗦了，书里面有，微信读书可以阅读，我也买了本实物书。

（当然我们平时在实现的时候，应用层和设备驱动搞到一起了。）

有了上面三点，就可以说说为什么需要驱动？为什么要把驱动加到操作系统？

前一个问题不回答

第二个，这个首先是因为操作系统的优点：多任务、内存管理。而操作系统对于驱动方面提供的好处，就是可以通过操作系统定义的接口实现时，就算是设备变了，应用也不需要变。就像是你换了个显卡，但是显卡都是按照操作系统提供的标准进行定义的接口，所以就算是显卡换了，但是你上层原来安装的应用还是能用。（典型的依赖倒置设计模式）

这里有没有想起，我们有时候换了设备，或者热插拔设备，都会提示你驱动安装中，这个过程可能就是设备的驱动注册到操作系统，然后你就可以继续使用你的应用。没有说换个设备，也让你安装个对应的应用吧。其实就是增加复用性与解耦。用稳定的操作系统，在操作系统的两头是可能会变化的东西，但是变化不会影响两端的使用。

（脑子里想想一个管道）

2、linux内核与linux操作系统的关系？

内核是操作系统的核心。内核是操作系统执行的第一道程序，被率先加载到内存中开始系统行为。内核始终保持在主内存中直到系统被关闭。内核将用户输入的命令转换成计算机硬件能理解的机器语言。

**内核是系统应用软件和硬件的桥梁。内核直接与硬件联系，并告之它由应用软件发起的请求。**操作系统不能脱离内核工作，内核是系统正常运行最重要的程序。

内核的主要职责是：进程管理、磁盘管理、任务调度、内存管理等

操作系统(operating system)是用来管理计算机系统资源的软件，内核是用户和系统硬件的桥梁。操作系统提供的接口允许用户直接看到其输入命令的响应结果，例如Window的命令行cmd和Linux的Shell终端。没有操作系统，系统就不可能运行，部分嵌入式系统看似没有操作系统linux 驱动，但仍然对硬件作了一层简单封装，也可理解为Tiny OS。操作系统的主要职责是创建应用软件可以运行的环境。

总的说来，一个操作系统包含了内核（是一个提供硬件抽象层、磁盘及文件系统控制、多任务等功能的系统软件）以及其他计算机系统所必须的组件（如函数库、编译器、调式工具、文本编辑器、网站服务器，以及一个Unix的使用者接口（Unix shell）等，这些都是操作系统的一部分，而且每一个模块如编译器都是一个单独的进程，运行在操作系统中）。

3、驱动处在整个系统的那个地方呢？

驱动分为块、字符、网络设备三种，字符是串行顺序访问：鼠标等，块是任意顺序访问：硬盘、eMMC等。网络设备见名知意，使用套接字。

到这里你应该就知道了驱动是个什么，以及处在整个系统的位置。

4、驱动工程师应该学到什么？

●编写Linux设备驱动要求工程师有非常好的硬件基础，懂得SRAM、Flash、SDRAM、磁盘的读写方式，UART、IC、USB等设备的接口以及轮询、中断、DMA的原理，PCI总线的工作方式以及CPU的内存管理单元(MMU)等。

●编写Linux设备驱动要求工程师有非常好的C语言基础，能灵活地运用C语言的结构体、指针、函数指针及内存动态申请和释放等。

●编写Linux设备驱动要求工程师有一定的Linux内核基础，虽然并不要求工程师对内核各个部分有深入的研究，但至少要明白驱动与内核的接口。尤其是对于块设备、网络设备、Flash 设备、串口设备等复杂设备，内核定义的驱动体系结构本身就非常复杂。

●编写Linux设备驱动要求工程师有非常好的多任务并发控制和同步的基础，因为在驱动中会大量使用自旋锁、互斥、信号量、等待队列等并发与同步机制。

想啰嗦一下的是第三点，有linux内核的基础，这是因为linux内核是我们前面知道是包括了进程管理、磁盘管理、任务调度、内存管理等。而我们的设备映射的都是文件，设备的操作各种都是涉及到这几方面，所以要对内核的这些进行学习。

linux的内核中有很多个驱动子系统。（驱动子系统实现对驱动设备进行管理比如eMMC），因此下一章，先来看看驱动的软件架构是什么？

参考资料：

《Linux设备驱动开发详解》

操作系统和内核有什么区别？

操作系统与操作系统内核

（编辑：晋中站长网）

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