linux 设备驱动
设备驱动最通俗的解释就是“驱使硬件设备行动“。操作系统是通过各种驱动程序来驾驭硬件设备的，它为用户屏蔽了各种各样的设备，驱动硬件是操作系统最基本的功能，并提供统一的操作方式。系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口,设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节,这样在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件,应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进
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设备驱动最通俗的解释就是“驱使硬件设备行动“。操作系统是通过各种驱动程序来驾驭硬件设备的，它为用户屏蔽了各种各样的设备，驱动硬件是操作系统最基本的功能，并提供统一的操作方式。系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口,设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节,这样在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件, 应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分,它完成以下的功能:
1 对设备初始化和释放。
2 把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据。
3 读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据。
4 检测和处理设备出现的错误。
一.驱动设备分类
以 Linux 的方式看待设备可区分为 3 种基本设备类型字符设备、块设备、网络接口。
字符设备
一个字符( char ) 设备是一种可以当作一个字节流来存取的设备( 如同一个文件 ); 一个字符驱动负责实现这种行为. 这样的驱动常常至少实现 open, close, read, 和 write 系统调用. 文本控制台( /dev/console )和串口( /dev/ttyS0 及其友 )是字符设备的例子, 因为它们很好地展现了流的抽象. 字符设备通过文件系统结点来存取, 例如 /dev/tty1 和 /dev/lp0. 在一个字符设备和一个普通文件之间唯一有关的不同就是, 你经常可以在普通文件中移来移去, 但是大部分字符设备仅仅是数据通道, 你只能顺序存取.然而, 存在看起来象数据区的字符设备, 你可以在里面移来移去. 例如, frame grabber 经常这样, 应用程序可以使用 mmap 或者 lseek 存取整个要求的图像.
块设备
如同字符设备, 块设备通过位于 /dev 目录的文件系统结点来存取. 一个块设备(例如一个磁盘)应该是可以驻有一个文件系统的. 在大部分的 Unix 系统, 一个块设备只能处理这样的 I/O 操作, 传送一个或多个长度经常是 512 字节( 或一个更大的 2 的幂的数 )的整块. Linux, 相反, 允许应用程序读写一个块设备象一个字符设备一样 -- 它允许一次传送任意数目的字节. 结果就是, 块和字符设备的区别仅仅在内核在内部管理数据的方式上, 并且因此在内核/驱动的软件接口上不同. 如同一个字符设备, 每个块设备都通过一个文件系统结点被存取的, 它们之间的区别对用户是透明的. 块驱动和字符驱动相比, 与内核的接口完全不同.
网络接口
任何网络事务都通过一个接口来进行, 就是说, 一个能够与其他主机交换数据的设备. 通常, 一个接口是一个硬件设备, 但是它也可能是一个纯粹的软件设备, 比如环回接口. 一个网络接口负责发送和接收数据报文, 在内核网络子系统的驱动下, 不必知道单个事务是如何映射到实际的被发送的报文上的. 很多网络连接( 特别那些使用 TCP 的)是面向流的, 但是网络设备却常常设计成处理报文的发送和接收. 一个网络驱动对单个连接一无所知; 它只处理报文.
二.驱动设备设备号
了解这些设备的最基本要求就是对 每个设备文件的含义了如指掌，下面就医列表的形式列出常见的设备文件以及相应的含义：在Linux设备驱动中，设备号设一个很重要的概念和变量。每个设备在 /dev目录下都有一个对应的文件(节点)。可以通过 cat /proc/devices 命令查看当前已经加载的设备驱动程序的主设备号。内核能够识别的所有设备都记录在原码树下的 documentation/devices.txt 文件中。在 /dev 目录下除了字符设备和块设备节点之外还通常还会存在：fifo管道、socket、软/硬连接、目录。这些东西没有主/次设备号。
$ ls -l /dev/rfd0 /dev/fd0
brw-r----- 9 root operator 2, 0 nov 12 13:32 /dev/fd0
crw-r----- 9 root operator 9, 0 nov 12 13:32 /dev/rfd0
可以看到原来显示文件大小的地方，现在改为显示两个用逗号分隔的数字。这是系统用来表示设备的两个重要的序号，第一个为主设备号（major number），用来表示设备使用的硬件驱动程序在系统中的序号；第二个为从设备号（minor number）。
$ ls -l /dev/rfd0 /dev/fd0
brw-r----- 9 root operator 2, 0 nov 12 13:32 /dev/fd0
crw-r----- 9 root operator 9, 0 nov 12 13:32 /dev/rfd0
可以看到原来显示文件大小的地方，现在改为显示两个用逗号分隔的数字。这是系统用来表示设备的两个重要的序号，第一个为主设备号（major number），用来表示设备使用的硬件驱动程序在系统中的序号；第二个为从设备号（minor number）。
----------------------------------------------------------------------主 设备号 设备类型次设备号=文件名 简要说明----------------------------------------------------------------------0 未命名设备(例如：挂载的非设备)0 = 未空设备号保留1 char 内存设备1 = /dev/mem 直接存取物理内存2 = /dev/kmem 存取经过内核虚拟之后的内存3 = /dev/null 空设备。任何写入都将被直接丢弃，任何读取都将得到eof。4 = /dev/port 存取 i/o 端口5 = /dev/zero 零字节源，只能读取到无限多的零字节。7 = /dev/full 满设备。任何写入都将失败，并把errno设为enospc以表示没有剩余空间。8 = /dev/random 随机数发生器。完全由用户的输入来产生随机数。 如果用户停止所有动作，则停止产生新的随机数。
9 = /dev/urandom 更快，但是不够安全的随机数发生器。尽可能由用户的输入来产生随机数， 如果用户停止所有动作，则把已经产生的随机数做为种子来产生新的随机数。
10 = /dev/aio 异 步 i/o 通知接口11 = /dev/kmsg 任何对该文件的写入都将作为 printk 的输出1 block ram disk0 = /dev/ram0 第1个 ram disk (initrd只能使用ram0)1 = /dev/ram1 第2个 ram disk...200 = /dev/ram200 第200个 ramdisk4 char tty(终端)设备0 = /dev/tty0 当前虚拟控制台1 = /dev/tty1 第1个虚拟控制台...63 = /dev/tty63 第63个虚拟控制台4 block 如果根文件系统以是以只读方式挂载的，那么就不可能创建真正的设备节点，此时就使用该设备作为动态分配的主(major)设备的别名0 = /dev/root5 char 其他 tty 设备0 = /dev/tty 当前 tty 设备1 = /dev/console 系统控制台2 = /dev/ptmx 所有 pty master 的复用器7 char 虚拟控制台捕捉设备(这些设备既允许读也允许写)0 = /dev/vcs 当前虚拟控制台(vc)的文本内容1 = /dev/vcs1 tty1 的文本内容...63 = /dev/vcs63 tty63 的文本内容128 = /dev/vcsa 当前虚拟控制台(vc)的文本/属性内容129 = /dev/vcsa1 tty1 的文本/属性内容...191 = /dev/vcsa63 tty63 的文本/属性内容代码: 7 block 回环设备(用一个普通的磁盘文件来模拟一个块设备)对回环设备的绑定由 mount(8) 或 losetup(8) 处理0 = /dev/loop0 第1个回环设备1 = /dev/loop1 第2个回环设备...8 block scsi 磁盘(0-15)0 = /dev/sda 第1个 scsi 磁盘(整个磁盘)16 = /dev/sdb 第2个 scsi 磁盘(整个磁盘)32 = /dev/sdc 第3个 scsi 磁盘(整个磁盘)...240 = /dev/sdp 第16个 scsi 磁盘(整个磁盘)分区表示方法如下(以第3个 scsi 磁盘为例)33 = /dev/sdc1 第1个分区34 = /dev/sdc2 第2个分区...47 = /dev/sdc15 第15个分区 对于linux/i386来说，分区1-4是主分区，5-15是逻辑分区。
9 block metadisk(raid)设备0 = /dev/md0 第1组 metadisk1 = /dev/md1 第2组 metadisk...metadisk 驱动用于将同一个文件系统分割到多个物理磁盘上。10 char 非串口鼠标，各种杂项设备和特性1 = /dev/psaux ps/2鼠标131 = /dev/temperature 机器内部温度134 = /dev/apm_bios apm(高级电源管理) bios135 = /dev/rtc 实时时钟(realtime clock)144 = /dev/nvram 非易失配置 ram162 = /dev/smbus 系统管理总线(system management bus)164 = /dev/ipmo intel的智能平台管理(intelligent platform management)接口173 = /dev/ipmikcs 智能平台管理(intelligent platformmanagement)接口175 = /dev/agpgart agp图形地址重映射表(graphics addressremapping table)182 = /dev/perfctr 性能监视计数器183 = /dev/hwrng 通用硬件随机数发生器184 = /dev/cpu/microcodecpu微代码更新接口186 = /dev/atomicps 进程状态数据的原子快照188 = /dev/smbusbios smbus(系统管理总线) bios200 = /dev/net/tun tap/tun 网络设备(tap/tun以软件的方式实现了网络设备)tap模拟了以太网帧(第二层)，tun模拟了ip包(第三层)。202 = /dev/emd/ctl 增强型 metadisk raid (emd) 控制器220 = /dev/mptctl message passing technology (mpt) control223 = /dev/input/uinput 用户层输入设备驱动支持227 = /dev/mcelog x86_64 machine check exception driver228 = /dev/hpet hpet driver229 = /dev/fuse fuse(用户空间的虚拟文件系统)231 = /dev/snapshot 系统内存快照232 = /dev/kvm 基于内核的虚构机(基于amd svm和intel vt硬件虚拟技术)11 block scsi cd-rom 设备0 = /dev/scd0 第1个 scsi cd-rom1 = /dev/scd1 第2个 scsi cd-rom...13 char 核心输入设备32 = /dev/input/mouse0 第1个鼠标33 = /dev/input/mouse1 第2个鼠标...62 = /dev/input/mouse30 第31个鼠标63 = /dev/input/mice 所有鼠标的统一64 = /dev/input/event0 第1个事件队列65 = /dev/input/event1 第2个事件队列...95 = /dev/input/event1 第32个事件队列21 char 通用 scsi 设备(通常是scsi光驱)0 = /dev/sg0 第1个通用 scsi 设备1 = /dev/sg1 第2个通用 scsi 设备...29 char 通用帧缓冲(frame buffer)设备0 = /dev/fb0 第1个帧缓冲设备1 = /dev/fb1 第2个帧缓冲设备...31 = /dev/fb31 第32个帧缓冲设备30 char ibcs-2 兼容设备0 = /dev/socksys 套接字访问接口1 = /dev/spx svr3 本地 x 接口32 = /dev/inet/ip 网络访问接口33 = /dev/inet/icmp34 = /dev/inet/ggp35 = /dev/inet/ipip36 = /dev/inet/tcp37 = /dev/inet/egp38 = /dev/inet/pup39 = /dev/inet/udp40 = /dev/inet/idp41 = /dev/inet/rawip此外，ibcs-2 还需要下面的连接必须存在/dev/ip ->/dev/inet/ip/dev/icmp ->/dev/inet/icmp/dev/ggp -> /dev/inet/ggp/dev/ipip ->/dev/inet/ipip/dev/tcp ->/dev/inet/tcp/dev/egp ->/dev/inet/egp/dev/pup ->/dev/inet/pup/dev/udp ->/dev/inet/udp/dev/idp ->/dev/inet/idp/dev/rawip ->/dev/inet/rawip/dev/inet/arp ->/dev/inet/udp/dev/inet/rip ->/dev/inet/udp/dev/nfsd ->/dev/socksys/dev/x0r -> /dev/null代码: 36 char netlink 支持0 = /dev/route 路由, 设备更新, kernel to user3 =/dev/fwmonitor firewall packet 复制59 char sf 防火墙模块0 = /dev/firewall 与 sf 内核模块通信65 block scsi 磁盘(16-31)0 = /dev/sdq 第17个 scsi 磁盘(整个磁盘)16 = /dev/sdr 第18个 scsi 磁盘(整个磁盘)32 = /dev/sds 第19个 scsi 磁盘(整个磁盘)...240 = /dev/sdaf 第32个 scsi 磁盘(整个磁盘)66 block scsi 磁盘(32-47)0 = /dev/sdag 第33个 scsi 磁盘(整个磁盘)16 = /dev/sdah 第34个 scsi 磁盘(整个磁盘)32 = /dev/sdai 第35个 scsi 磁盘(整个磁盘)...240 = /dev/sdav 第48个 scsi 磁盘(整个磁盘)89 char i2c 总线接口0 = /dev/i2c-0 第1个i2c 适配器1 = /dev/i2c-1 第2个i2c 适配器...98 block 用户模式下的虚拟块设备(分区处理方式与 scsi 磁盘相同)0 = /dev/ubda 第1个用户模式块设备16 = /dev/udbb 第2个用户模式块设备...103 block 审计(audit)设备0 = /dev/audit 审计(audit)设备128-135 char unix98 pty master这些设备不应当存在设备节点，而应当通过 /dev/ptmx 接口访问。136-143 char unix98 pty slave这些设备节点是自动生成的(伴有适当的权限和模式)，不能手动创建。方法是通过使用适当的 mount 选项(通常是：mode=0620,gid=)将 devpts 文件系统挂载到 /dev/pts 目录即可。0 = /dev/pts/0 第1个unix98 pty slave1 = /dev/pts/1 第2个unix98 pty slave...代码:153 block enhancedmetadisk raid (emd) 存储单元(分区处理方式与 scsi 磁盘相同)0 = /dev/emd/0 第1个存储单元1 = /dev/emd/0p1 第1个存储单元的第1个分区2 = /dev/emd/0p2 第1个存储单元的第2个分区...15 = /dev/emd/0p15 第1个存储单元的第15个分区16 = /dev/emd/1 第2个存储单元32 = /dev/emd/2 第3个存储单元...240 = /dev/emd/15 第16个存储单元180 char usb 字符设备96 = /dev/usb/hiddev0 第1个usb人机界面设备(鼠标/键盘/游戏杆/手写版等人操作计算机的设备)...111 = /dev/usb/hiddev15 第16个usb人机界面设备180 block usb 块设备(u盘之类)0 = /dev/uba 第1个usb 块设备8 = /dev/ubb 第2个usb 块设备16 = /dev/ubc 第3个usb 块设备...192 char 内核 profiling 接口0 = /dev/profile profiling 控制设备1 = /dev/profile0 cpu 0 的 profiling 设备2 = /dev/profile1 cpu 1 的 profiling 设备...193 char 内核事件跟踪接口0 = /dev/trace 跟踪控制设备1 = /dev/trace0 cpu 0 的跟踪设备2 = /dev/trace1 cpu 1 的跟踪设备...195 char nvidia 图形设备(比如显卡)0 = /dev/nvidia0 第1个 nvidia 卡1 = /dev/nvidia1 第2个 nvidia 卡...255 = /dev/nvidiactl nvidia 卡控制设备202 char 特定于cpu模式的寄存器(model-specific register,msr)0 =/dev/cpu/0/msr cpu 0 的 msrs1 =/dev/cpu/1/msr cpu 1 的 msrs...203 char cpu cpuid 信息0 =/dev/cpu/0/cpuid cpu 0 的 cpuid1 =/dev/cpu/1/cpuid cpu 1 的 cpuid
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