Linux设备驱动----之linux内核_设备驱动内核-优快云博客

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本文介绍了单片机与嵌入式开发的区别及应用场景，重点解析了Linux内核在嵌入式开发中的作用，包括Linux设备驱动、模块管理和设备分类等内容。

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记得在大学期间，为了参加一些电子类竞赛，身旁就会有同学购买单片机，自己做流水灯、闹钟等一些小东西。单片机的工作模式是利用软件编程控制硬件，从而实现一些功能。这一类的功能一般都比较简单，逻辑十分清晰。不过针对一些复杂的功能需求，基于单片机也是可以进行开发的。但是对于复杂的、交互式的功能开发，我们还是更倾向于选择嵌入式开发。这两者有什么区别呢？非常简单，嵌入式开发比单片机开发多了一个操作系统。

单片机开发：软件 ----> 硬件

嵌入式开发：软件 ----> 操作系统 ----> 硬件

什么是操作系统呢？大学时同学们口口相传最难的一门选修课就是操作系统了。简单来说，操作系统Operating System就是用于管理硬件和软件资源的计算机程序。

为什么要加入操作系统呢？硬件的更新速度是很快的，如果直接在硬件上进行软件开发，那么每个工程师都需要先了解这个硬件平台的特性。这样会导致开发效率非常低。而引入操作系统后，上层工程师就不需要了解底层硬件的具体实现。分工明确，大大提升了开发效率。另外，硬件的差异性会导致软件的一致性差。引入操作系统，可以增强软件的可移植性。

linux操作系统是一种性能优良、源码公开且被广泛应用的免费操作系统，由于其体积小、可裁减、运行速度高、良好的网络性能等优点，可以作为嵌入式操作系统。因此linux设备驱动开发就是在基于linux kernel的嵌入式平台上，针对不同的硬件平台和外围设备进行开发调试，向上提供一个稳定统一的应用软件开发平台。

关于linux kernel的文章有很多。在我学习Linux设备驱动初期，带我的师父抛给我的第一本书就是《Linux内核设计与实现》，让我了解一下Linux内核是个什么东西，和它的基本架构是什么样的。Linux内核就是unix演变的一个操作系统，风格简洁，功能强大。它主要提供了进程管理、进程通信、内存管理、虚拟文件系统、网络子系统，以及设备与模块等功能。对于底层开发人员，这些内容都是需要有一定的了解的，而其中的设备与模块则是必须要掌握的内容。

#关于linux模块#

linux内核整体结构已经非常庞大了，如果还要向在其基础上增加新的功能，有两种方法可选：

1 将所有的功能都编进内核。

2 将所需要的功能编译成模块，在需要的时候动态加载。

第一种情况会导致内核越来越庞大，很难管理。而第二种方法很好的控制了内核的大小，加载后的模块和内核其他功能一样运行，使用灵活方便。但是模块的版本要注意和内核的版本相匹配，否则可能导致内核崩溃。

除了手动输入insmod/rmmod名利进行加载/移除模块，linux内核提供了自动编译模块的方法。linux内核的模块加载函数一般用__init标识声明，并且模块加载函数必须以module_init的形式被指定。

#关于linux设备#

对于各式各样的外围设备，一般可以分为三类：字符设备、块设备和网络设备。

1 字符设备：字符设备cdev是很常用的一种设备类型，针对智能手机，其字符设备有触摸屏、显示器等，还有很多伪设备。对于用户层，可以通过访问字符设备节点来访问相应的字符设备。

2 块设备：块设备blkdev可以通过块设备节点进行访问。块设备的例子有硬盘、USB等。

3 网络设备：网络设备不是通过设备节点进行访问，而是通过套接字API这样的特殊接口来访问的。

linux内核在2.6版本发布时，新增了一个引人注目的新特性：设备模型。该模型的目的是为内核建立一个统一的设备模型，从而有一个对系统结构的一般性抽象描述。linux设备模型提供了总线、设备和驱动的管理模型，并提供了sysfs文件管理系统。