驅動程式概念介紹

學習目標：

瞭解Linux系統中驅動程式的概念、作用，為後續學習驅動程式編寫打下基礎！

U-boot的目的是啟動內核，內核的目的是啟動應用程式。應用程式中可能會涉及到讀寫文件、點亮LED、獲取按鍵值等操作，而對於寫應用程式的人來說不必去關心具體硬體如何操作，僅僅只調用open、rend、write等標準介面，便可完成上述一些功能。應用程式里使用open、read、write等標準介面函數，其實就是去調用驅動程式，完成底層硬體操作。

以點亮一個LED為例說明，最簡單的對應方法是：應用程式中有open函數，對應LED驅動程式中也有led_open；應用程式中有write函數，對應LED驅動程式中也有led_write；應用程式中有read函數，對應LED驅動程式中也有led_read函數。應用程式通過read函數讀取LED狀態時，調用驅動函數led_read實現讀取LED狀態目的，通過write函數改變LED狀態時，調用驅動函數led_write改變LED狀態。

下麵來介紹應用程式open、read、write等標準介面函數，最終如何調用到驅動程式中的led_open、led_read、led_write，中間有哪些東西。

從上到下，一個軟體系統可以分為：應用程式、庫、內核、驅動程式。開發人員可以專註於自己熟悉的部分，對於相鄰層，只需要瞭解它的介面，無需關註它的實現細節。linux中這4層的協作關係如下圖所示：

假設上圖的App1是源碼如下所示的簡單應用程式：

 1 int main()
 2 {
 3     int fd1,fd2;
 4     int val = 1;
 5     
 6     fd1 = open("/dev/led",ORDWR);
 7     write(fd1,&val,4);
 8     
 9     fd2 = open("hello.txt",ORDWR);
10     write(fd2,&val,4);
11 }

①App1中應用程式調用open（read、write）函數打開相應設備文件，這些函數在C庫中實現。

②庫函數根據open函數傳入的參數執行“swi”指令，這條指令會引起CPU異常，進入內核空間。

③內核異常空間處理函數根據這些傳入不同參數去調用System call interface中sys_open，這些函數根據打開不同文件的屬性找到更底層驅動程式。例如App1代碼中open函數根據打開文件不同屬性，分別去調用LED燈的驅動程式和存儲器的驅動程式。

從上面操作可以知道，驅動程式和應用程式不同，驅動程式從不主動運行，它是被動載入的：根據應用程式的要求進行初始化，，根據應用程度的要求進行讀寫。驅動程式載入進內核時，只是告訴內核“我在這裡，我能做這些工作”，至於這些“工作”何時開始，取決於應用程式。

內核和驅動程式之間沒有界限，因為驅動程式最終是要編進內核去的：通過靜態鏈接或者動態載入。