Linux驅動基礎-Linux中設備分類
Linux系統(tǒng)上每一個設備的運行都有其固定的規(guī)則,而且設備種類、型號眾多,將每一個設備的固定規(guī)則寫入內核是不現實的,也是沒有意義的。所以每一個設備都會有相對應的驅動,小到一個led燈,大到一個網卡,都要有相關的驅動。驅動程序可以看做是應用程序和實際設備之間的一個軟件層。應用程序控制一個設備,首先要向驅動發(fā)出信號,驅動接收到信號再控制設備完成相對應的動作。應用程序想要獲取設備采集的數據同樣也是要經過驅動來完成。
Linux中設備分類
Linux系統(tǒng)將設備分成三個基本類型,每個模塊通常實現為其中某一類。
1、字符設備
字符設備是一個能夠像字節(jié)流一樣被訪問的設備,由字符設備驅動程序來實現這種特性。字符設備驅動程序通常至少要實現打開、關閉、讀取和寫入系統(tǒng)調用。字符設備是一個順序訪問的,只有在設備響應后才能讀到相應信息。不能隨機訪問,且每個字符設備都有一個設備號,設備號由主設備號和次設備號組成。常見的字符設備如串口、IIC等。字符設備的對應的文件都在/dev目錄下,每一個文件對應一個硬件。在linux系統(tǒng)中/dev目錄下使用ls -l命令查看詳細信息,第一個字母“c”為字符設備文件的標識。
2、塊設備
和字符設備類似,塊設備也是通過/dev目錄下的文件系統(tǒng)節(jié)點來訪問。塊設備上能夠容納文件系統(tǒng)。常見的塊設備如磁盤、emmc flash、nand flash、 SD卡等。每個塊設備同樣有r--+’/h渦陽【5片【一個設備號,設備號由主設備號和次設備號組成。在linux系統(tǒng)中/dev目錄下使用ls -l命令查看詳細信息,第一個字母“b”為塊設備文件的標識。/dev下每個塊設備文件對應一個磁盤的分區(qū)。
3、網絡設備
任何網絡相關的事務都要經過一個網絡接口,即一個能夠與其他主機交換數據的設備。通常,接口是個硬件設備,但也可能是純軟件設備,比如在ifconfig查看網口信息的時候有一個lo,就是網絡回環(huán)(loopback)接口。訪問網絡接口的方法是給它們分配一個唯一的名字,比如eth0、eth1、lo等。但這個名字在文件系統(tǒng)中不存在相應的節(jié)點。網絡接口沒有像字符設備和塊設備一樣的設備號,只有一個唯一的名字,如eth0、eth1等,而這個名字也不需要與設備文件節(jié)點對應。內核使用一套與數據包傳輸相關的函數來與網絡設備驅動程序通信,它們不同于字符設備和塊設備的read()和write()方法。
各種字符設備和塊設備都體現了linux“一切都是文件的”的設計思想,網絡設備是唯一沒有體現這一思想的設備。
設備節(jié)點、設備驅動及設備的關聯(lián)
整個系統(tǒng)上掛載的設備很多,當我們訪問一個設備節(jié)點時,系統(tǒng)是如何知道使用哪個設備驅動及訪問哪個設備的呢?這個是通過設備號來實現的。創(chuàng)建一個設備節(jié)點時需要指定主設備號和次設備號。對于設備節(jié)點來說,名字不是重要的,設備號才是最重要的,它實際指定了對應的驅動程序和對應的設備。主設備號用來區(qū)分不同種類的設備,而次設備號用來區(qū)分同一類型的多個設備。對于常用設備,Linux有約定俗成的編號,如硬盤的主設備號是3。在/dev目錄下使用命令ls -l加名字可查看相應的主設備號和次設備號。
主設備號
驅動程序在初始化時,會注冊它的驅動及對應主設備號到系統(tǒng)中,這樣當應用程序訪問設備節(jié)點時,系統(tǒng)就知道它所訪問的驅動程序了。可以通過/proc/devices文件來驅動系統(tǒng)設備的主設備號。
次設備號
驅動程序運行時,每發(fā)現一個它能驅動的設備,就會創(chuàng)建一個設備對象,并為其分配一個次設備號以區(qū)分不同的設備。這樣當應用程序訪問設備節(jié)點時驅動程序就可以根據次設備號知道它所訪問的設備了。
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