【Linux操作系统分析】设备驱动处理流程

1 驱动程序，操作系统，文件系统和应用程序之间的关系

字符设备和块设备映射到操作系统中的文件系统，由文件系统向上提供给应用程序统一的接口用以访问设备。

Linux把设备视为文件，称为设备文件，通过对设备文件的读写操作实现对真实外设的操作。

从驱动程序的角度来从下到上看层次结构，包含了硬件设备，设备驱动程序（中断处理程序，设备服务程序），文件系统和用户进程四个层次：

需要知道的两个概念：

设备号：

• 主设备号：标识同一类设备，对应一个驱动程序
• 从设备号：标识一个设备实例，从设备号使得不同的物理设备使用同一个驱动程序。

设备文件：存在硬盘上的实际存在的文件，包括设备的名字，类型，设备号

需要知道的三个关于驱动操作的数据结构：

• file_operations:文件操作，每个进程对设备的访问都会转换为对file_operations的访问，调用里面的操作函数指针；
• file:打开的文件
• inode:由内核在文件系统中表示文件

2 字符设备的注册

至此，设备驱动注册完成，有相应的设备驱动程序和设备号与之对应。

3 设备的打开

设备注册完成后，可以打开一个设备，这时候调用系统调用open()函数，经过一系列的调用，最后会调用chrdev_open()函数进行实际的打开操作，其主要流程为：

设备注册打开完成后，需要对其进行各种操作，外部设备的操作有一个特点就是操作时间较长，且操作时间不确定。

处理外部设备运作时，主要有两种方式：轮询和中断。

下面主要用介绍用中断的模式等待外设完成操作，其主要流程为：

4 小结

这里简单总结了一下Linux处理外部设备的主要流程，主要包括了外部设备的注册，打开和通常的操作。

需要注意的知识点就是驱动设备模型的概念，在字符设备中位cdev。所有对设备的操作，都是在cdev的ops字段寻找处理程序，之前将cdev映射道inode的i_cedv中，cdev的ops字段映射到设备文件file的f_op字段，这样对设备文件的操作就等同于对设备的操作，这正是本文开头所说明的设备文件映射到文件系统的实质。

在外部设备的操作流程中，涉及到中断处理流程，主要指的是软中断，会在中断一章详细讨论。

参考：

Linux操作系统分析PPT：驱动程序编写基础