Linux内核源码分析与驱动模型

本文主要介绍了Linux内核的驱动模型与总线驱动，以及字符设备和块设备的区别和处理方式。 Linux内核将设备视为文件，并使用与普通文件相同的接口来操作设备。每个设备由一个设备文件来表示，并且内核为每个设备分配一个系统内唯一的设备号，保存在设备文件inode中。同时，内核建立了设备驱动数据库，用于管理设备驱动程序，包括驱动数据结构实例和file_operations结构体实例。 在打开设备文件时，内核会对设备文件做特殊处理。通过设备号检索设备驱动数据库，找到设备对应的驱动数据结构实例，并将其中包含的file_operations实例赋予file实例，从而实现通过该实例对设备进行操作。 根据设备与系统之间交换数据的方式，内核将设备分为字符设备和块设备。字符设备一般只能顺序访问，数据传输量较低，例如鼠标和键盘等；而块设备是可以按固定数目字节数（数据块）随机访问的设备，主要是存储设备，例如硬盘、U盘和光盘等。 字符设备和块设备驱动程序在内核设备驱动数据库中分别由特定的数据结构表示，如cdev和gendisk，并进行相应的管理。设备驱动程序的主要工作包括定义设备专属的file_operations实例和驱动数据结构实例，并向系统注册该设备驱动。 在具体实现设备驱动程序时，可以通过编写相关的函数来完成设备的初始化、打开、读取、写入、关闭等操作。此外，还可以通过定义设备特有的控制命令来实现特定功能。 驱动模型与总线的概念可以用来描述设备驱动程序之间的关系和数据交换方式。驱动模型描述了设备驱动程序之间的层次关系，即驱动程序之间的依赖关系和调用关系。总线则描述了设备之间的连接方式和数据传输方式，如PCI、USB和I2C等。 总之，Linux内核的驱动模型与总线驱动为实现设备的操作和管理提供了一套完整的机制。通过对设备的文件表示、设备号、设备驱动数据库和file_operations结构体实例的合理应用，可以方便地对设备进行操作和管理，同时实现设备驱动程序之间的数据交换和通信。