本章將帶您走進(jìn) Linux 設(shè)備驅(qū)動的精彩世界。

　　1.1 節(jié)講解了設(shè)備驅(qū)動的概念和作用。

　　1.2 節(jié)和 1.3 節(jié)分別講述無操作系統(tǒng)和有操作系統(tǒng)情況下設(shè)備驅(qū)動的設(shè)計(jì)方法，通過分析講解設(shè)備驅(qū)動與硬件和操作系統(tǒng)的關(guān)系。

　　1.4 節(jié)對 Linux 操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動進(jìn)行了概要性的介紹，講解設(shè)備驅(qū)動與系統(tǒng)軟硬件的關(guān)系，分析了 Linux 設(shè)備驅(qū)動的重點(diǎn)難點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法。

　　本章的最后給出了一個設(shè)備驅(qū)動的“Hello World”實(shí)例，即最簡單的 LED 驅(qū)動在無操作系統(tǒng)情況下和 Linux 操作系統(tǒng)下的實(shí)現(xiàn)。

　　任何一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行都是系統(tǒng)中軟硬件協(xié)作的結(jié)果，沒有硬件的軟件是空中樓閣，而沒有軟件的硬件則只是一堆廢鐵。硬件是底層基礎(chǔ)，是所有軟件得以運(yùn)行的平臺，代碼最終會落實(shí)為硬件上的組合邏輯與時序邏輯；軟件則實(shí)現(xiàn)了具體應(yīng)用，它按照各種不同的業(yè)務(wù)需求而設(shè)計(jì)，滿足了用戶的需求。硬件較固定，軟件則很靈活，可以適應(yīng)各種復(fù)雜多變的應(yīng)用?？梢哉f，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件互相成就了對方。

　　但是，軟硬件之間同樣存在著悖論，那就是軟件和硬件不應(yīng)該互相滲透到對方的領(lǐng)地。為了盡可能快速地完成設(shè)計(jì)，應(yīng)用軟件工程師不想也不必關(guān)心硬件，而硬件工程師也難有足夠的閑暇和能力來顧及軟件。例如，應(yīng)用軟件工程師在調(diào)用套接字發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的時候，他不必關(guān)心網(wǎng)卡上的中斷、寄存器、存儲空間、I/O 端口、片選以及其他任何硬件詞匯；在使用 printf（）函數(shù)輸出信息的時候，他不用知道底層究竟是怎樣把相應(yīng)的信息輸出到屏幕或串口。

　　也就是說，應(yīng)用軟件工程師需要看到一個沒有硬件的純粹的軟件世界，硬件必須被透明地呈現(xiàn)給他們。誰來實(shí)現(xiàn)硬件對應(yīng)用軟件工程師的隱形？這個艱巨的任務(wù)就落在了驅(qū)動工程師的頭上。對設(shè)備驅(qū)動最通俗的解釋就是“驅(qū)使硬件設(shè)備行動”。設(shè)備驅(qū)動與底層硬件直接打交道，按照硬件設(shè)備的具體工作方式讀寫設(shè)備寄存器，完成設(shè)備的輪詢、中斷處理、DMA 通信，進(jìn)行物理內(nèi)存向虛擬內(nèi)存的映射，最終使通信設(shè)備能夠收發(fā)數(shù)據(jù)，使顯示設(shè)備能夠顯示文字和畫面，使存儲設(shè)備能夠記錄文件和數(shù)據(jù)。

　　由此可見，設(shè)備驅(qū)動充當(dāng)了硬件和應(yīng)用軟件之間的紐帶，它使得應(yīng)用軟件只需要調(diào)用系統(tǒng)軟件的應(yīng)用編程接口（API）就可讓硬件去完成要求的工作。在系統(tǒng)中沒有操作系統(tǒng)的情況下，工程師可以根據(jù)硬件設(shè)備的特點(diǎn)自行定義接口，如對串口定義 SerialSend（）、SerialRecv（）；對 LED 定義 LightOn（）、LightOff（）；以及對 Flash 定義 FlashWrite（）、FlashRead（）等。而在有操作系統(tǒng)的情況下，設(shè)備驅(qū)動的架構(gòu)則由相應(yīng)的操作系統(tǒng)定義，驅(qū)動工程師必須按照相應(yīng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)備驅(qū)動，這樣，設(shè)備驅(qū)動才能良好地整合到操作系統(tǒng)的內(nèi)核中。

　　驅(qū)動程序溝通著硬件和應(yīng)用軟件，而驅(qū)動工程師則溝通著硬件工程師和應(yīng)用軟件工程師。隨著通信、電子行業(yè)的迅速發(fā)展，全世界每天都會有大量的新芯片被生產(chǎn)，大量的新電路板被設(shè)計(jì)，因此，也會有大量設(shè)備驅(qū)動需要開發(fā)。這些設(shè)備驅(qū)動，或運(yùn)行在簡單的單任務(wù)環(huán)境中，或運(yùn)行在 VxWorks、Linux、Windows 等多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境中，發(fā)揮著不可替代的作用。

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