Linux驱动开发：连接应用与设备的关键机制

本文档是一份关于Linux驱动开发的重要参考资料，着重讲解了应用层与驱动之间的接口以及如何设计支持多个设备的驱动程序。主要内容围绕以下几个关键点展开： 1. **设备号与驱动管理**: - Linux驱动程序中，设备号（devno）用于唯一标识设备，可以通过动态或静态方式获取。静态设备号通常由major和minor组成，通过宏MKDEV生成。 2. **设备操作函数的构建**: - 使用`file_operations`结构体定义设备的操作，如open(), read(), write(), release(), 和ioctl()等，它是设备驱动的核心接口，定义了设备与用户空间交互的行为。 3. **cdev结构体的作用**: - cdev结构体包含设备号和file_operations，是连接驱动和设备文件的桥梁。驱动开发者需要将cdev添加到cdev链表中，以便在系统中注册设备。 4. **打开设备文件与inode和file结构**: - 用户通过`open()`函数打开设备文件如`/dev/hello`，此时会创建一个对应的inode，其中的.i_fop由cdev的file_operation填充，i_dev由设备号填充。同时，file结构体会对应一个文件描述符(fd)，并持有file_operation实例，以及设备私有数据的存储空间（private）。 5. **设备私有数据的管理**: - 当处理多个同类型的设备时，需要为每个设备创建一个私有数据结构体，例如`struct hello_device`，以封装设备特定的信息。这些私有数据在每个file结构体的.private字段中通过设备号进行索引，确保每个设备都有独立的数据访问。 6. **驱动加载与资源分配**: - 驱动在装载时会为每个设备申请私有资源结构体，尽管它们共用同一驱动代码，但通过设备号区分不同的设备，每个设备有自己的资源管理和操作路径。 本文档详细介绍了Linux内核中设备驱动程序设计的关键技术，包括设备号管理、file_operations的使用、cdev的集成以及私有数据的组织，这对于理解和编写高效、可扩展的Linux驱动至关重要。