第 1 章 设备驱动简介

第 1 章 第一章 设备驱动简介

以 Linux 为代表的自由操作系统的很多优点之一, 是它们的内部是开放给所有人看的. 操作系统, 曾经是一个隐藏的神秘的地方, 它的代码只局限于少数的程序员, 现在已准备好让任何具备必要技能的人来检查, 理解以及修改. Linux 已经帮助使操作系统民主化. Linux 内核保留有大量的复杂的代码, 但是, 那些想要成为内核 hacker 的人需要一个入口点, 这样他们可以进入代码中, 不会被代码的复杂性压倒. 通常, 设备驱动提供了这样的门路.

驱动程序在 Linux 内核里扮演着特殊的角色. 它们是截然不同的"黑盒子", 使硬件的特殊的一部分响应定义好的内部编程接口. 它们完全隐藏了设备工作的细节. 用户的活动通过一套标准化的调用来进行, 这些调用与特别的驱动是独立的; 设备驱动的角色就是将这些调用映射到作用于实际硬件的和设备相关的操作上. 这个编程接口是这样, 驱动可以与内核的其他部分分开建立, 并在需要的时候在运行时"插入". 这种模块化使得 Linux 驱动易写, 以致于目前有几百个驱动可用.

编写 Linux 设备驱动有许多理由让人感兴趣. 可用的新硬件出现的速率(以及陈旧的速率)就确保了驱动编写者在可见的将来内是忙碌的. 个别人可能需要了解驱动以便存取一个他们感兴趣的特殊设备. 硬件供应商, 通过为他们的产品开发 Linux 驱动, 可以给他们的潜在市场增加大量的正在扩张的 Linux 用户基数. 还有 Linux 系统的开放源码性质意味着如果驱动编写者愿意, 驱动源码能够快速地散布到几百万用户.

本书指导你如何编写你自己的驱动, 以及如何利用内核相关的部分. 我们采用一种设备-独立的方法; 编程技术和接口, 在任何可能的时候, 不会捆绑到任何特定的设备. 每一个驱动都是不同的; 作为一个驱动编写者, 你需要深入理解你的特定设备. 但是大部分的原则和基本技术对所有驱动都是一样的. 本书无法教你关于你的设备的东西, 但是它给予你所需要的使你的设备运行起来的背景知识的指导.

在你学习编写驱动时, 你通常会发现大量有关 Linux 内核的东西. 这也许会帮助你理解你的机器是如何工作的, 以及为什么事情不是如你所愿的快, 或者不是如你所要的进行. 我们会逐步介绍新概念, 由非常简单的驱动开始并建立它们; 每一个新概念都伴有例子代码, 这样的代码不需要特别的硬件来测试.

本章不会真正进入编写代码. 但是, 我们介绍一些 Linux 内核的背景概念, 这样在以后我们动手编程时, 你会感到乐于知道这些.