Linux驱动开发：高级字符设备驱动详解

"这篇文档详细介绍了高级字符设备驱动程序，主要涵盖了Linux环境下设备驱动开发中的关键知识点，包括ioctl命令的使用、阻塞型I/O的实现以及poll方法的应用。" 在Linux设备驱动开发中，高级字符设备驱动程序是构建复杂系统功能的基础。以下是这些关键知识点的详细解释： 1. ioctl命令 ioctl是控制设备的一种方式，它允许应用程序对设备进行特殊操作。ioctl命令由四个部分组成： - type：一个幻数，通常是单个字符，用于区分不同类型的ioctl命令。 - number：一个序数，用于区分同一类型的多个ioctl命令。 - direction：数据传输的方向，可以是无传输(_IOC_NONE)、读(_IOC_READ)或写(_IOC_WRITE)。 - size：涉及的数据大小。 ioctl命令的宏定义包括： - _IO：仅发送命令，不涉及数据传输。 - _IOR：从设备读取数据。 - _IOW：向设备写入数据。 - _IOC_DIR，_IOC_TYPE，_IOC_NR，_IOC_SIZE：用于解码和检查ioctl命令的宏。 安全地与用户空间交互数据时，会用到以下函数： - access_ok：检查用户空间地址的有效性。 - put_user，get_user：在用户空间和内核空间之间安全地传输单个数据项。 - __put_user，__get_user：假设地址有效，更快但不检查。 2. 阻塞型I/O 阻塞型I/O是设备驱动中常见的I/O模型，当设备未准备好数据或无法执行请求时，会使得调用进程进入睡眠状态，直到设备准备就绪。wait_queue_head_t是等待队列头类型，init_waitqueue_head和DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD用于初始化等待队列。等待队列是处理设备I/O阻塞的核心机制，它们允许进程在等待设备完成操作时释放CPU资源。 3. poll方法 poll方法用于多路复用I/O，让应用程序能够同时监控多个文件描述符，而无需阻塞。当任何描述符就绪时，poll函数会返回，告知哪些描述符可以进行读写操作。这对于实现非阻塞I/O和提高并发性能至关重要。 高级字符设备驱动程序涉及到的关键技术包括自定义ioctl命令来扩展设备功能，通过阻塞和非阻塞I/O管理设备操作，以及使用poll机制实现高效的I/O多路复用。理解和掌握这些知识点对于编写高效、灵活的Linux设备驱动程序至关重要。