Linux驅(qū)動基礎(chǔ)-Linux中設(shè)備分類
Linux系統(tǒng)上每一個設(shè)備的運(yùn)行都有其固定的規(guī)則，而且設(shè)備種類、型號眾多，將每一個設(shè)備的固定規(guī)則寫入內(nèi)核是不現(xiàn)實(shí)的，也是沒有意義的。所以每一個設(shè)備都會有相對應(yīng)的驅(qū)動，小到一個led燈，大到一個網(wǎng)卡，都要有相關(guān)的驅(qū)動。驅(qū)動程序可以看做是應(yīng)用程序和實(shí)際設(shè)備之間的一個軟件層。應(yīng)用程序控制一個設(shè)備，首先要向驅(qū)動發(fā)出信號，驅(qū)動接收到信號再控制設(shè)備完成相對應(yīng)的動作。應(yīng)用程序想要獲取設(shè)備采集的數(shù)據(jù)同樣也是要經(jīng)過驅(qū)動來完成。
Linux中設(shè)備分類
Linux系統(tǒng)將設(shè)備分成三個基本類型，每個模塊通常實(shí)現(xiàn)為其中某一類。
1、字符設(shè)備
字符設(shè)備是一個能夠像字節(jié)流一樣被訪問的設(shè)備，由字符設(shè)備驅(qū)動程序來實(shí)現(xiàn)這種特性。字符設(shè)備驅(qū)動程序通常至少要實(shí)現(xiàn)打開、關(guān)閉、讀取和寫入系統(tǒng)調(diào)用。字符設(shè)備是一個順序訪問的，只有在設(shè)備響應(yīng)后才能讀到相應(yīng)信息。不能隨機(jī)訪問，且每個字符設(shè)備都有一個設(shè)備號，設(shè)備號由主設(shè)備號和次設(shè)備號組成。常見的字符設(shè)備如串口、IIC等。字符設(shè)備的對應(yīng)的文件都在/dev目錄下，每一個文件對應(yīng)一個硬件。在linux系統(tǒng)中/dev目錄下使用ls -l命令查看詳細(xì)信息，第一個字母“c”為字符設(shè)備文件的標(biāo)識。
2、塊設(shè)備
和字符設(shè)備類似，塊設(shè)備也是通過/dev目錄下的文件系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)來訪問。塊設(shè)備上能夠容納文件系統(tǒng)。常見的塊設(shè)備如磁盤、emmc flash、nand flash、 SD卡等。每個塊設(shè)備同樣有r--+’/h渦陽【5片【一個設(shè)備號，設(shè)備號由主設(shè)備號和次設(shè)備號組成。在linux系統(tǒng)中/dev目錄下使用ls -l命令查看詳細(xì)信息，第一個字母“b”為塊設(shè)備文件的標(biāo)識。/dev下每個塊設(shè)備文件對應(yīng)一個磁盤的分區(qū)。
3、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
任何網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的事務(wù)都要經(jīng)過一個網(wǎng)絡(luò)接口，即一個能夠與其他主機(jī)交換數(shù)據(jù)的設(shè)備。通常，接口是個硬件設(shè)備，但也可能是純軟件設(shè)備，比如在ifconfig查看網(wǎng)口信息的時候有一個lo，就是網(wǎng)絡(luò)回環(huán)（loopback）接口。訪問網(wǎng)絡(luò)接口的方法是給它們分配一個唯一的名字，比如eth0、eth1、lo等。但這個名字在文件系統(tǒng)中不存在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)接口沒有像字符設(shè)備和塊設(shè)備一樣的設(shè)備號，只有一個唯一的名字，如eth0、eth1等，而這個名字也不需要與設(shè)備文件節(jié)點(diǎn)對應(yīng)。內(nèi)核使用一套與數(shù)據(jù)包傳輸相關(guān)的函數(shù)來與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序通信，它們不同于字符設(shè)備和塊設(shè)備的read()和write()方法。
各種字符設(shè)備和塊設(shè)備都體現(xiàn)了linux“一切都是文件的”的設(shè)計思想，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是唯一沒有體現(xiàn)這一思想的設(shè)備。
設(shè)備節(jié)點(diǎn)、設(shè)備驅(qū)動及設(shè)備的關(guān)聯(lián)
整個系統(tǒng)上掛載的設(shè)備很多，當(dāng)我們訪問一個設(shè)備節(jié)點(diǎn)時，系統(tǒng)是如何知道使用哪個設(shè)備驅(qū)動及訪問哪個設(shè)備的呢？這個是通過設(shè)備號來實(shí)現(xiàn)的。創(chuàng)建一個設(shè)備節(jié)點(diǎn)時需要指定主設(shè)備號和次設(shè)備號。對于設(shè)備節(jié)點(diǎn)來說，名字不是重要的，設(shè)備號才是最重要的，它實(shí)際指定了對應(yīng)的驅(qū)動程序和對應(yīng)的設(shè)備。主設(shè)備號用來區(qū)分不同種類的設(shè)備，而次設(shè)備號用來區(qū)分同一類型的多個設(shè)備。對于常用設(shè)備，Linux有約定俗成的編號，如硬盤的主設(shè)備號是3。在/dev目錄下使用命令ls -l加名字可查看相應(yīng)的主設(shè)備號和次設(shè)備號。
主設(shè)備號
驅(qū)動程序在初始化時，會注冊它的驅(qū)動及對應(yīng)主設(shè)備號到系統(tǒng)中，這樣當(dāng)應(yīng)用程序訪問設(shè)備節(jié)點(diǎn)時，系統(tǒng)就知道它所訪問的驅(qū)動程序了?？梢酝ㄟ^/proc/devices文件來驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)備的主設(shè)備號。
次設(shè)備號
驅(qū)動程序運(yùn)行時，每發(fā)現(xiàn)一個它能驅(qū)動的設(shè)備，就會創(chuàng)建一個設(shè)備對象，并為其分配一個次設(shè)備號以區(qū)分不同的設(shè)備。這樣當(dāng)應(yīng)用程序訪問設(shè)備節(jié)點(diǎn)時驅(qū)動程序就可以根據(jù)次設(shè)備號知道它所訪問的設(shè)備了。
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