Linux设备驱动程序实现与操作系统课程设计指南

"该资源是华科10级操作系统课程设计的一个题目，主要涉及设备驱动函数的编写和操作系统原理的应用。课程设计旨在让学生掌握Linux操作系统使用、理解内核代码结构，以及实现特定的操作系统功能，如进程并发执行、设备驱动、系统调用添加等。课程设计分为演示、答疑和报告提交三个部分，要求学生独立完成，同时鼓励创新和学习。" 在设备驱动函数这部分，驱动程序是操作系统与硬件设备之间的桥梁，它的主要任务是提供与外界的接口，包括与操作系统内核、系统引导和设备本身的交互。驱动程序与内核的接口通常是通过file_operations数据结构来定义的，这个结构包含了设备的各种操作函数，如打开、关闭、读、写和控制等。驱动程序的初始化通常由chr_dev_init()和blk_dev_init()这样的函数完成，它们用于字符设备和块设备的初始化。注册驱动程序到内核是通过devfs_register_chrdev()和devfs_register_blkdev()完成的，而注销则对应地使用devfs_unregister_chrdev()和devfs_unregister_blkdev()。 设备的打开和释放由open()和release()函数处理，这两个函数定义了设备的生命周期。字符设备的读写操作由read()和write()函数实现，而块设备则通常使用generic_file_read()和generic_file_write()进行读写操作。设备的控制功能则是通过ioctl()函数来完成的，允许用户空间程序发送特定的命令给设备驱动。此外，设备驱动还涉及到中断处理和轮询机制，中断是设备向CPU发送通知的一种方式，而轮询则是驱动程序周期性检查设备状态的方法。 在课程设计中，除了设备驱动，还包括了进程的并发执行。通过使用fork()函数创建新的进程，再结合exec()函数家族启动新进程替换当前进程，实现进程的并发和协作。例如，创建一个程序，它会创建三个进程，分别负责显示时间、列出/etc目录下文件的信息以及监控另一个进程的执行状态。 实验内容还包括增加新的系统调用、使用proc文件系统或者模拟文件系统。通过这些实践，学生将深入理解操作系统的内部工作原理，并提升实际编程和系统设计能力。设计要求强调了独立完成和创新思考的重要性，建议使用虚拟机技术进行实验，以减少对主机系统的潜在影响。