如何编写Linux设备驱动程序
Linux是Unix操作系统的一种变种，在Linux下编写驱动程序的原理和思想完全类似于其他的Unix系统，但它dos或window环境下的驱动程序有很大的区别。在Linux环境下设计驱动程序，思想简洁，操作方便，功能也很强大，但是支持函数少，只能依赖kernel中的函数，有些常用的操作要自己来编写，而且调试也不方便。本文是在编写一块多媒体卡编制的驱动程序后的总结，获得了一些经验，愿与Linux fans共享，有不当之处，请予指正。
以下的一些文字主要来源于khg，johnsonm的Write linux device driver，Brennan's Guide to Inline Assembly，The Linux A-Z，还有清华BBS上的有关device driver的一些资料. 这些资料有的已经过时，有的还有一些错误，我依据自己的试验结果进行了修正.
一、Linux device driver 的概念
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。
在Linux操作系统下有两类主要的设备文件类型，一种是字符设备，另一种是块设备。字符设备和块设备的主要区别是：在对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O一般就紧接着发生了，块设备则不然，它利用一块系统内存作缓冲区，当用户进程对设备请求能满足用户的要求，就返回请求的数据，如果不能，就调用请求函数来进行实际的I/O操作。块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的，以免耗费过多的CPU时间来等待.
已经提到，用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道。每个设备文件都都有其文件属性(c/b)，表示是字符设备还是块设备。另外每个文件都有两个设备号，第一个是主设备号，标识驱动程序，第二个是从设备号，标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备，比如有两个软盘，就可以用从设备号来区分他们。设备文件的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致，否则用户进程将无法访问到驱动程序.
最后必须提到的是，在用户进程调用驱动程序时，系统进入核心态，这时不再是抢先式调度。也就是说，系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作。如果你的驱动程序陷入死循环，不幸的是你只有重新启动机器了，然后就是漫长的fsck。
二、实例剖析
我们来写一个最简单的字符设备驱动程序。虽然它什么也不做，但是通过它可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理.把下面的C代码输入机器，你就会获得一个真正的设备
驱动程序。不过我的kernel是2.0.34，在低版本的kernel上可能会出现问题，我还没测试过。
这一段定义了一些版本信息，虽然用处不是很大，但也必不可少。Johnsonm说所有的驱动程序的开头都要包含
由于用户进程是通过设备文件同硬件打交道，对设备文件的操作方式不外乎就是一些系统调用，如open，read，write，close....，注意，不是fopen，fread，但是如何把系统调用
这个结构的每一个成员的名字都对应着一个系统调用.用户进程利用系统调用在对设备文件进行诸如read/write操作时，系统调用通过设备文件的主设备号找到相应的设备驱动程序，然后读取这个数据结构相应的函数指针，接着把控制权交给该函数。这是linux的设备驱动程序工作的基本原理。既然是这样，则编写设备驱动程序的主要工作就是编写子函数，并填充file_operations的各个域。
相当简单，不是吗?
这个函数是为read调用准备的。当调用read时，read_test()被调用，它把用户的缓冲区全部写1。buf 是read调用的一个参数，它是用户进程空间的一个地址，但是在read_test 被调用时，系统进入核心态.所以不能使用buf这个地址，必须用__put_user()，这是kernel 提供的一个函数，用于向用户传送数据。另外还有很多类似功能的函数，请参考。在向用户空间拷贝数据之前，必须验证buf是否可用，这就用到函数verify_area.
这几个函数都是空操作，实际调用发生时什么也不做，他们仅仅为下面的结构提供函数指针。
设备驱动程序的主体可以说是写好了。现在要把驱动程序嵌入内核。驱动程序可以按照两种方式编译：一种是编译进kernel，另一种是编译成模块(modules)。如果编译进内核的话，会增加内核的大小，还要改动内核的源文件，而且不能动态的卸载，不利于调试，所以推荐
在用insmod命令将编译好的模块调入内存时，init_module 函数被调用。在这里，init_module只做了一件事，就是向系统的字符设备表登记了一个字符设备。register_chrdev 需要三个参数，参数一是希望获得的设备号，如果是零的话，系统将选择一个没有被占用的设备号返回。参数二是设备文件名，参数三用来登记驱动程序实际执行操作的函数的指针。
在用rmmod卸载模块时，cleanup_module函数被调用，它释放字符设备test在系统字符设备表中占有的表项。
一个极其简单的字符设备可以说写好了，文件名就叫test.c吧。
下面的命令编译该设备驱动程序：
$ gcc -O2-DMODULE-D__KERNEL__-c test.c
得到文件test.o就是一个设备驱动程序。
如果设备驱动程序有多个文件，把每个文件按上面的命令行编译，然后执行：ld–r file1.o file2.o–o modulename
驱动程序已经编译好了，现在把它安装到系统中去：
$ insmod -f test.o
如果安装成功，在/proc/devices文件中就可以看到设备test，并可以看到它的主设备号。
要卸载的话，运行命令：
$ rmmod test
下一步要创建设备文件：
#mknod /dev/test c major minor
c是指字符设备，major是主设备号，就是在/proc/devices里看到的。
用shell命令：
$ cat/proc/devices | awk"\\$2==\"test\" {print \\$1}"
就可以获得主设备号，可以把上面的命令行加入你的shell script中去。minor是从设备号，设置成0就可以了。
编译运行，看看是不是打印出全1 。
以上只是一个简单的演示。真正实用的驱动程序要复杂的多，要处理如中断，DMA，I/O port等问题。这些才是真正的难点。请看下节，实际情况的处理。
三、设备驱动程序中的一些具体问题
1. I/O Port
和硬件打交道离不开I/O Port，老的ISA设备经常是占用实际的I/O端口，在linux下，操作系统没有对I/O口屏蔽，也就是说，任何驱动程序都可对任意的I/O口操作，这样就很容易引起混乱。每个驱动程序应该自己避免误用端口。
有两个重要的kernel函数可以保证驱动程序做到这一点：
1）check_region(int io_port，int off_set)
这个函数察看系统的I/O表，看是否有别的驱动程序占用某一段I/O口。
参数1：io端口的基地址，
参数2：io端口占用的范围。
返回值：0 没有占用，非0，已经被占用。
2）request_region(int io_port，int off_set，char *devname)
如果这段I/O端口没有被占用，在我们的驱动程序中就可以使用它。在使用之前，必须向系统登记，以防止被其他程序占用。登记后，在/proc/ioports文件中可以看到你登记的io 口。
参数1：io端口的基地址。
参数2：io端口占用的范围。
参数3：使用这段io地址的设备名。
在对I/O口登记后，就可以放心地用inb()，outb()之类的函来访问了。
在一些pci设备中，I/O端口被映射到一段内存中去，要访问这些端口就相当于访问一段内存。经常性的，我们要获得一块内存的物理地址。在dos环境下，（之所以不说是dos 操作系统是因为我认为DOS根本就不是一个操作系统，它实在是太简单，太不安全了）只要用段：偏移就可以了。在windows中，95ddk提供了一个vmm 调用_MapLinearToPhys，用以把线性地址转化为物理地址。但在Linux中是怎样做的呢？
2. 内存操作
在设备驱动程序中动态开辟内存，不是用malloc，而是kmalloc，或者用get_free_pages 直接申请页。释放内存用的是kfree，或free_pages. 请注意，kmalloc等函数返回的是物理地址！而malloc等返回的是线性地址！关于kmalloc返回的是物理地址这一点本人有点不太明白：既然从线性地址到物理地址的转换是由386cpu硬件完成的，那样汇编指令的操作数应该是线性地址，驱动程序同样也不能直接使用物理地址而是线性地址。但是事实上kmalloc 返回的确实是物理地址，而且也可以直接通过它访问实际的RAM，我想这样可以由两种解释，一种是在核心态禁止分页，但是这好像不太现实；另一种是linux的页目录和页表项设计得正好使得物理地址等同于线性地址。我的想法不知对不对，还请高手指教。
言归正传，要注意kmalloc最大只能开辟128k-16，16个字节是被页描述符结构占用了。kmalloc用法参见khg.
内存映射的I/O口，寄存器或者是硬件设备的RAM(如显存)一般占用F0000000以上的地址空间。在驱动程序中不能直接访问，要通过kernel函数vremap获得重新映射以后的地址。
另外，很多硬件需要一块比较大的连续内存用作DMA传送。这块内存需要一直驻留在内存，不能被交换到文件中去。但是kmalloc最多只能开辟128k的内存。
这可以通过牺牲一些系统内存的方法来解决。
具体做法是：比如说你的机器由32M的内存，在lilo.conf的启动参数中加上mem=30M，这样linux就认为你的机器只有30M的内存，剩下的2M内存在vremap之后就可以为DMA 所用了。
请记住，用vremap映射后的内存，不用时应用unremap释放，否则会浪费页表。
3. 中断处理
同处理I/O端口一样，要使用一个中断，必须先向系统登记。
int request_irq(unsigned int irq, void(*handle)(int，void *，struct pt_regs *)，unsigned int long flags，const char *device);
其中：
irq: 是要申请的中断。
handle：中断处理函数指针。
flags：SA_INTERRUPT 请求一个快速中断，0 正常中断。
device：设备名。
如果登记成功，返回0，这时在/proc/interrupts文件中可以看你请求的中断。
4.一些常见的问题
对硬件操作，有时时序很重要。但是如果用C语言写一些低级的硬件操作的话，gcc往往会对你的程序进行优化，这样时序就错掉了。如果用汇编写呢，gcc同样会对汇编代码进行优化，除非你用volatile关键字修饰。最保险的办法是禁止优化。这当然只能对一部分你自己编写的代码。如果对所有的代码都不优化，你会发现驱动程序根本无法装载。这是因为在编译驱动程序时要用到gcc的一些扩展特性，而这些扩展特性必须在加了优化选项之后才能体现出来。
中南大学 字符设备驱动程序 课程设计报告 姓名：王学彬 专业班级：信安1002班 学号：0909103108 课程：操作系统安全课程设计 指导老师：张士庚 一、课程设计目的 1.了解Linux字符设备驱动程序的结构； 2.掌握Linux字符设备驱动程序常用结构体和操作函数的使用方法； 3.初步掌握Linux字符设备驱动程序的编写方法及过程； 4.掌握Linux字符设备驱动程序的加载方法及测试方法。 二、课程设计内容 5.设计Windows XP或者Linux操作系统下的设备驱动程序; 6.掌握虚拟字符设备的设计方法和测试方法；
7.编写测试应用程序，测试对该设备的读写等操作。 三、需求分析 3.1驱动程序介绍 驱动程序负责将应用程序如读、写等操作正确无误的传递给相关的硬件，并使硬件能够做出正确反应的代码。驱动程序像一个黑盒子，它隐藏了硬件的工作细节，应用程序只需要通过一组标准化的接口实现对硬件的操作。 3.2 Linux设备驱动程序分类 Linux设备驱动程序在Linux的内核源代码中占有很大的比例，源代码的长度日益增加，主要是驱动程序的增加。虽然Linux内核的不断升级，但驱动程序的结构还是相对稳定。 Linux系统的设备分为字符设备(char device)，块设备(block device)和网络设备(network device)三种。字符设备是指在存取时没有缓存的设备，而块设备的读写都有缓存来支持，并且块设备必须能够随机存取(random access)。典型的字符设备包括鼠标，键盘，串行口等。块设备主要包括硬盘软盘设备，CD-ROM等。 网络设备在Linux里做专门的处理。Linux的网络系统主要是基于BSD unix的socket 机制。在系统和驱动程序之间定义有专门的数据结构(sk_buff)进行数据传递。系统有支持对发送数据和接收数据的缓存，提供流量控制机制，提供对多协议的支持。 3.3驱动程序的结构 驱动程序的结构如图3.1所示，应用程序经过系统调用，进入核心层，内核要控制硬件需要通过驱动程序实现，驱动程序相当于内核与硬件之间的“系统调用”。
未能成功安装设备驱动程序M T P U S B设备安装失败的解决办法 文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
M T P U S B设备安装失败未能成功安装设备驱动程序 终极解决方法 环境介绍：电脑系统win7（32位）已安装摩托罗拉手机驱动版本（其他版本应该也行，不行的话去摩托罗拉官网下载最新驱动） 手机型号：摩托罗拉defy mb525（系统） 备注：其他电脑操作系统和不同型号手机可参考此方法，找到相应设置项即可。 问题简介： 1.当我们把手机连接至电脑，把模式调制成“摩托罗拉手机门户”时，出现下列情况 2.过一会之后便会弹出提示说：未能成功安装设备驱动程序
3.单击查看详情便弹出窗口如下图所示： 4.此时桌面右下角图标出现黄色三角号，如图所示： 5.于是我们就开始不淡定了，怎么看怎么别扭、抓狂、按耐不住。下面介绍问题解决方案 解决方法： 1.我的电脑——右键单击——管理——设别管理器，之后会看到如图所示：在便携设备下有黄色三角号提示，即是我们纠结的MTP USB设备安装不成功的展示。
MIUI手机操作系统为例，其他手机操作系统需将USB绑定服务开启即可）。选择设置——系统——共享手机网络——USB绑定，将该选项设置为“开”，这是你会发现如图所示变化，在设备管理器面板中没有了便携设备选项及黄色三角号提醒，如图所示：（但桌面右下角的黄色三角警示还在）
3.在完成以上步骤后，用手机打开WIFI并登录无线WLAN，手机打开网页检验连接是否正常，若正常则如下图所示，黄色三角号警示消失，问题解决；若以上步骤没有解决问题，请先连接WIFI并登录WLAN之后，再按步骤操作。 4.完成以上步骤并解决问题后，选择电脑桌面网络——右键单击——属性，如下图所示：此时不仅手机能上网，而且电脑也能正常连接网络，正常上网。（我的体验是连接数据不稳定，时不时的要手机重新登陆WIFI，才有数据传输，可能是高校WLAN的问题，在家网速快的可以尝试一下） 5.通过这个问题的解决，我才知道原来MTP USB设备安装失败，未能成 功安装设备驱动程序的原因是我们手机里面没有启用该设备服务。今天 才知道MTP USB设备是与手机里的共享手机网络中“USB绑定”服务相关 联的，是电脑用来使用手机WIFI网络连接进行上网的工具。
Linux 字符设备基础 字符设备驱动程序在系统中的位置 操作系统内核需要访问两类主要设备，简单的字符设备，如打印机，键盘等；块设备，如软盘、硬盘等。与此对应，有两类设备驱动程序。分别称为字符设备驱动程序和块设备驱动程序。两者的主要差异是：与字符设备有关的系统调用几乎直接和驱动程序的内部功能结合在一起。而读写块设备则主要和快速缓冲存储区打交道。只有需要完成实际的输入／输出时，才用到块设备驱动程序。见下图： Linux 设备驱动程序的主要功能有： ● 对设备进行初始化； ● 使设备投入运行和退出服务； ● 从设备接收数据并将它们送到内核； ● 将数据从内核送到设备； ● 检测和处理设备出现的错误。 当引导系统时，内核调用每一个驱动程序的初始化函数。它的任务之一是将这一设备驱动程序使用的主设备号通知内核。同时，初始化函数还将驱动程序中的函数地址结构的指针送给内核。 内核中有两X 表。一X 表用于字符设备驱动程序，另一X 用于块设备驱动程序。这两X 表用来保存指向file_operations 结构的指针， 设备驱动程序内部的函数地址就保
存在这一结构中。内核用主设备号作为索引访问file_operations结构，因而能访问驱动程序内的子程序。 从开机到驱动程序的载入 系统启动过程中可能出现几种不同的方式检测设备硬件。首先机器硬件启动时BIOS会检测一部分必要的设备，如内存、显示器、键盘和硬盘等等。机器会把检测到的信息存放在特定的位置，如CMOS数据区。而另外某些设备会由设备驱动程序进行检测。 1 开机 2 引导部分（linux/config.h，arch/i386/boot/bootsect.S） 3 实模式下的系统初始化（arch/i386/boot/setup.S） 4 保护模式下的核心初始化 5 启动核心（init/main.c） init函数中函数调用关系如下： main.c init() filesystems.c sys_setup() genhd.c device_setup() mem.c chr_dev_init() 至此，驱动程序驻入内存。 设备驱动程序基本数据结构： struct device_struct 系统启动过程中要登记的块设备和字符设备管理表的定义在文件fs/devices.c中：struct device_struct { const char * name; struct file_operations * fops; }; static struct device_struct chrdevs[MAX_CHRDEV]; static struct device_struct blkdevs[MAX_BLKDEV]; 其实块设备表和字符设备表使用了相同的数据结构。在某些系统中，这些设备表也称作设备开关表，不同的是它们直接定义了一组函数指针进行对设备的管理。而这里系统用文件操作（file_operations）代替了那组开关。文件操作是文件系统与设备驱动程序之间的接口，系统特殊文件在建立的时候并没有把两者对应起来，只是把设备的缺省文件结构和i节点结构赋给设备文件，而真正的对应定义在系统启动之后，当设备被打开时时才进行的。 操作blkdev_open和chrdev_open定义在文件devices.c中，它们的基本功能是当设备文件初次打开时，根据该文件的i节点信息找到设备真正的文件操作接口，然后更新原来的设
驱动程序 驱动程序一般指的是设备驱动程序（Device Driver），是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。相当于硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。 因此，驱动程序被比作“硬件的灵魂”、“硬件的主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁”等。 中文名 驱动程序 外文名 Device Driver 全称 设备驱动程序 性质 可使计算机和设备通信的特殊程序 目录 1定义 2作用 3界定 ?正式版 ?认证版 ?第三方 ?修改版 ?测试版 4驱动程序的开发 ?微软平台 ?Unix平台 5安装顺序 6inf文件 1定义 驱动程序（Device Driver）全称为“设备驱动程序”，是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序，可以说相当于硬件的接口，操作系统只能通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。 惠普显卡驱动安装 正因为这个原因，驱动程序在系统中的所占的地位十分重要，一般当操作系统安装完毕后，首要的便是安装硬件设备的驱动程序。不过，大多数情况下，我们并不需要安装所有硬件设备的驱动程序，例如硬盘、显示器、光驱等就不需要安装驱动程序，而显卡、声卡、扫描仪、摄像头、Modem等就需要安装驱动程序。另外，不同版本的操作系统对硬件设
备的支持也是不同的，一般情况下版本越高所支持的硬件设备也越多，例如笔者使用了Windows XP，装好系统后一个驱动程序也不用安装。 设备驱动程序用来将硬件本身的功能告诉操作系统，完成硬件设备电子信号与操作系统及软件的高级编程语言之间的互相翻译。当操作系统需要使用某个硬件时，比如：让声卡播放音乐，它会先发送相应指令到声卡驱动程序，声卡驱动程序接收到后，马上将其翻译成声卡才能听懂的电子信号命令，从而让声卡播放音乐。 所以简单的说，驱动程序提供了硬件到操作系统的一个接口以及协调二者之间的关系，而因为驱动程序有如此重要的作用，所以人们都称“驱动程序是硬件的灵魂”、“硬件的主宰”，同时驱动程序也被形象的称为“硬件和系统之间的桥梁”。 戴尔电脑驱动盘 驱动程序即添加到操作系统中的一小块代码，其中包含有关硬件设备的信息。有了此信息，计算机就可以与设备进行通信。驱动程序是硬件厂商根据操作系统编写的配置文件，可以说没有驱动程序，计算机中的硬件就无法工作。操作系统不同，硬件的驱动程序也不同，各个硬件厂商为了保证硬件的兼容性及增强硬件的功能会不断地升级驱动程序。如：Nvidia显卡芯片公司平均每个月会升级显卡驱动程序2－3次。驱动程序是硬件的一部分，当你安装新硬件时，驱动程序是一项不可或缺的重要元件。凡是安装一个原本不属于你电脑中的硬件设备时，系统就会要求你安装驱动程序，将新的硬件与电脑系统连接起来。驱动程序扮演沟通的角色，把硬件的功能告诉电脑系统，并且也将系统的指令传达给硬件，让它开始工作。 当你在安装新硬件时总会被要求放入“这种硬件的驱动程序”，很多人这时就开始头痛。不是找不到驱动程序的盘片，就是找不到文件的位置，或是根本不知道什么是驱动程序。比如安装打印机这类的硬件外设，并不是把连接线接上就算完成，如果你这时候开始使用，系统会告诉你，找不到驱动程序。怎么办呢参照说明书也未必就能顺利安装。其实在安装方面还是有一定的惯例与通则可寻的，这些都可以帮你做到无障碍安装。 在Windows系统中，需要安装主板、光驱、显卡、声卡等一套完整的驱动程序。如果你需要外接别的硬件设备，则还要安装相应的驱动程序，如：外接游戏硬件要安装手柄、方向盘、摇杆、跳舞毯等的驱动程序，外接打印机要安装打印机驱动程序，上网或接入局域网要安装网卡、Modem甚至ISDN、ADSL的驱动程序。说了这么多的驱动程序，你是否有一点头痛了。下面就介绍Windows系统中各种的不同硬件设备的驱动程序，希望能让你拨云见日。 在Windows 9x下，驱动程序按照其提供的硬件支持可以分为:声卡驱动程序、显卡驱动程序、鼠标驱动程序、主板驱动程序、网络设备驱动程序、打印机驱动程序、扫描仪驱动程序等等。为什么没有CPU、内存驱动程序呢因为CPU和内存无需驱动程序便可使用，不仅如此，绝大多数键盘、鼠标、硬盘、软驱、显示器和主板上的标准设备都可以用Windows 自带的标准驱动程序来驱动，当然其它特定功能除外。如果你需要在Windows系统中的DOS 模式下使用光驱，那么还需要在DOS模式下安装光驱驱动程序。多数显卡、声卡、网卡等内置扩展卡和打印机、扫描仪、外置Modem等外设都需要安装与设备型号相符的驱动程序，否则无法发挥其部分或全部功能。驱动程序一般可通过三种途径得到，一是购买的硬件附
实现如下的功能: --字符设备驱动程序的结构及驱动程序需要实现的系统调用 --可以使用cat命令或者自编的readtest命令读出"设备"里的内容 --以8139网卡为例,演示了I/O端口和I/O内存的使用 本文中的大部分内容在Linux Device Driver这本书中都可以找到, 这本书是Linux驱动开发者的唯一圣经。 ================================================== ===== 先来看看整个驱动程序的入口,是char8139_init(这个函数 如果不指定MODULE_LICENSE("GPL", 在模块插入内核的 时候会出错,因为将非"GPL"的模块插入内核就沾污了内核的 "GPL"属性。 module_init(char8139_init; module_exit(char8139_exit; MODULE_LICENSE("GPL"; MODULE_AUTHOR("ypixunil"; MODULE_DESCRIPTION("Wierd char device driver for Realtek 8139 NIC"; 接着往下看char8139_init( static int __init char8139_init(void {
int result; PDBG("hello. init.\n"; /* register our char device */ result=register_chrdev(char8139_major, "char8139", &char8139_fops; if(result<0 { PDBG("Cannot allocate major device number!\n"; return result; } /* register_chrdev( will assign a major device number and return if it called * with "major" parameter set to 0 */ if(char8139_major == 0 char8139_major=result; /* allocate some kernel memory we need */ buffer=(unsigned char*(kmalloc(CHAR8139_BUFFER_SIZE, GFP_KERNEL; if(!buffer { PDBG("Cannot allocate memory!\n"; result= -ENOMEM;
Linux设备驱动程序设计实例2007-03-03 23:09 Linux系统中，设备驱动程序是操作系统内核的重要组成部分，在与硬件设备之间 建立了标准的抽象接口。通过这个接口，用户可以像处理普通文件一样，对硬件设 备进行打开(open)、关闭(close)、读写(read/write)等操作。通过分析和设计设 备驱动程序，可以深入理解Linux系统和进行系统开发。本文通过一个简单的例子 来说明设备驱动程序的设计。 1、程序清单 //MyDev.c 2000年2月7日编写 #ifndef __KERNEL__ #define __KERNEL__//按内核模块编译 #endif #ifndef MODULE #define MODULE//设备驱动程序模块编译 #endif #define DEVICE_NAME "MyDev" #define OPENSPK 1 #define CLOSESPK 2 //必要的头文件 #include
字符设备驱动实验 实验步骤： 1、将设备驱动程序使用马克file文件编译 生成模块firstdev.ko 2、将模块加载到系统中insmod firstdev.ko 3、手动创建设备节点 mknod /dev/first c 122 0 4、使用gcc语句编译firsttest.c生成可执行 文件 5、运行可执行文件firsttest，返回驱动程序 中的打印输出语句。 查看设备号：cat /proc/devices 卸载驱动：rmmod firstdev 删除设备节点：rm /dev/first 显示printk语句，（打开一个新的终端）while true do sudo dmesg -c sleep 1 done
源码分析 设备驱动程序firstdev.c #include
static struct file_operations first_dev_fops ={ .owner = THIS_MODULE, .open = first_dev_open, }; static int __init first_dev_init(void) { int ret; ret = register_chrdev(122,"/dev/first",&first_dev_fo ps); printk("Hello Modules\n"); if(ret<0) { printk("can't register major number\n"); return ret; }
安装WIN7时提示 “缺少所需的CD/DVD驱动器设备驱动程序” 的解决办法 问题描述：安装win7时提示：“缺少所需的CD/DVD驱动器设备驱动程序。…………”然后找遍整个硬盘/光盘也找不到合适的驱动，安装无法继续。 ————————————————————————————————————————————————————————————— 现在安装系统肯定用光驱的人不多，一般最简单的方法就是通过U盘来安装WINDOWS7这个操作系统，实际操作过程中我们用到最多的工具要数UltraISO这个软件了，现在的最新版本应该是9.5。通过插入U盘，之后在UltraISO的启动标签中，我们选择写入硬盘就可以制作我们想要的U盘WINDOWS7安装盘。 但实际操作过程中，我们会碰到一个比较麻烦的问题就是出现：缺少所需的CD/DVD驱动器设备驱动程序，这时我们的安装是没有办法继续的如下图：
其实从表面看，好像真像他提示的一样，可能是缺少驱动了，其实不然，这是微软的提示误导了我们，我们可以看一下下图 我们点击浏览按扭之后会出现如上的图片，在上图中我们可以清楚地看到硬盘的分区情况，那证明不是驱动的问题，但就是在这个窗口其实细心的朋友应该可以看出情况来，先买一个关子。这时我们没有办法继续安装，那怎么办呢？这时我们关掉上图中要我们找驱动的界面，我们回到开始安装界面，然后同时按下Shift+F10键，这时会弹出命令窗口，如下图： 在这个界面同时按下Shift+F10，出现如下窗口
我们用WINDODWS 7提供的硬盘分区命令：diskpart 来查看我们的驱动器情况，先在默认窗口中输入：diskpart 回车，提到下图 再输入：list disk 回车，图如下
Linux字符设备驱动（转载） 来源: ChinaUnix博客日期：2008.01.01 18:52(共有0条评论) 我要评论 Linux字符设备驱动（转载） 这篇文章描述了在Linux 2.4下，如何建立一个虚拟的设备，对初学者来说很有帮助。原文地址：https://www.doczj.com/doc/2b4143230.html,/186/2623186.shtml Linux下的设备驱动程序被组织为一组完成不同任务的函数的集合，通过这些函数使得Windows的设备操作犹如文件一般。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，如open ()、close ()、read ()、write () 等。 Linux主要将设备分为二类：字符设备和块设备。字符设备是指设备发送和接收数据以字符的形式进行；而块设备则以整个数据缓冲区的形式进行。字符设备的驱动相对比较简单。 下面我们来假设一个非常简单的虚拟字符设备：这个设备中只有一个4个字节的全局变量int global_var，而这个设备的名字叫做"gobalvar"。对"gobalvar"设备的读写等操作即是对其中全局变量global_var的操作。 驱动程序是内核的一部分，因此我们需要给其添加模块初始化函数，该函数用来完成对所控设备的初始化工作，并调用register_chrdev() 函数注册字符设备： static int __init gobalvar_init(void) { if (register_chrdev(MAJOR_NUM, " gobalvar ", &gobalvar_fops)) { //…注册失败 } else
USB设备驱动程序设计 引言 USB 总线是1995 年微软、IBM 等公司推出的一种新型通信标准总线， 特点是速度快、价格低、独立供电、支持热插拔等，其版本从早期的1.0、1.1 已经发展到目前的2.0 版本，2.0 版本的最高数据传输速度达到480Mbit/s，能 满足包括视频在内的多种高速外部设备的数据传输要求，由于其众多的优点，USB 总线越来越多的被应用到计算机与外设的接口中，芯片厂家也提供了多种USB 接口芯片供设计者使用，为了开发出功能强大的USB 设备，设计者往往 需要自己开发USB 设备驱动程序，驱动程序开发一直是Windows 开发中较难 的一个方面，但是通过使用专门的驱动程序开发包能减小开发的难度，提高工 作效率，本文使用Compuware Numega 公司的DriverStudio3.2 开发包，开发了基于NXP 公司USB2.0 控制芯片ISP1581 的USB 设备驱动程序。 USB 设备驱动程序的模型 USB 设备驱动程序是一种典型的WDM(Windows Driver Model)驱动程序，其程序模型如图1 所示。用户应用程序工作在Windows 操作系统的用户模式层，它不能直接访问USB 设备，当需要访问时，通过调用操作系统的 API(Application programming interface)函数生成I/O 请求信息包(IRP)，IRP 被传输到工作于内核模式层的设备驱动程序，并通过驱动程序完成与UBS 外设通 信。设备驱动程序包括两层：函数驱动程序层和总线驱动程序层，函数驱动程 序一方面通过IRP 及API 函数与应用程序通信，另一方面调用相应的总线驱动 程序，总线驱动程序完成和外设硬件通信。USB 总线驱动程序已经由操作系统 提供，驱动程序开发的重点是函数驱动程序。 USB 设备驱动程序的设计
一、课程设计目的 Linux 系统的开源性使其在嵌入式系统的开发中得到了越来越广泛的应用，但其本身并没有对种类繁多的硬件设备都提供现成的驱动程序，特别是由于工程应用中的灵活性，其驱动程序更是难以统一，这时就需开发一套适合于自己产品的设备驱动。对用户而言，设备驱动程序隐藏了设备的具体细节，对各种不同设备提供了一致的接口，一般来说是把设备映射为一个特殊的设备文件，用户程序可以像对其它文件一样对此设备文件进行操作。 通过这次课程设计可以了解linux的模块机制，懂得如何加载模块和卸载模块，进一步熟悉模块的相关操作。加深对驱动程序定义和设计的了解，了解linux驱动的编写过程，提高自己的动手能力。 二、课程设计内容与要求 字符设备驱动程序 1、设计目的：掌握设备驱动程序的编写、编译和装载、卸载方法，了解设备文件的创建，并知道如何编写测试程序测试自己的驱动程序是否能够正常工作 2、设计要求： 1) 编写一个简单的字符设备驱动程序，该字符设备包括打开、读、写、I\O控制与释放五个基本操作。 2) 编写一个测试程序，测试字符设备驱动程序的正确性。 3) 要求在实验报告中列出Linux内核的版本与内核模块加载过程。 三、系统分析与设计 1、系统分析 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。 字符设备提供给应用程序的是一个流控制接口，主要包括op e n、clo s e（或r ele as e）、r e ad、w r i t e、i o c t l、p o l l和m m a p等。在系统中添加一个字符设备驱动程序，实际上就是给上述操作添加对应的代码。对于字符设备和块设备，L i n u x内核对这些操作进行了统一的抽象，把它们定义在结构体fi le_operations中。 2、系统设计： 、模块设计：
安装Windows7时电脑提示缺少所需的CD/DVD驱动器设备驱动程序的原因 以及解决方案 来源：互联网作者：佚名时间：09-03 15:16:35【大中小】问题描述：安装win7时提示：“缺少所需的CD/DVD驱动器设备驱动程序。…………”然后找遍整个硬盘/光盘也找不到合适的驱动，安装无法继续。 现在安装系统肯定用光驱的人不多，一般最简单的方法就是通过U盘来安装WINDOWS7这个操作系统，实际操作过程中我们用到最多的工具要数UltraISO这个软件了，现在的最新版本应该是9.5。通过插入U盘，之后在UltraISO的启动标签中，我们选择写入硬盘就可以制作我们想要的U盘WINDOWS7安装盘。 但实际操作过程中，我们会碰到一个比较麻烦的问题就是出现：缺少所需的CD/DVD驱动器设备驱动程序，这时我们的安装是没有办法继续的如下图：
其实从表面看，好像真像他提示的一样，可能是缺少驱动了，其实不然，这是微软的提示误导了我们，我们可以看一下下图 我们点击浏览按扭之后会出现如上的图片，在上图中我们可以清楚地看到硬盘的分区情况，那证明不是驱动的问题，但就是在这个窗口其实细心的朋友应该可以看出情况来，先买一个关子。这时我们没有办法继续安装，那怎么办呢？这时我们关掉上图中要我们找驱动的界面，我们回到开始安装界面，然后同时按下Shift+F10键，这时会弹出命令窗口，如下图：
在这个界面同时按下Shift+F10，出现如下窗口 我们用WINDODWS 7提供的硬盘分区命令：diskpart 来查看我们的驱动器情况，先在默认窗口中输入：diskpart 回车，提到下图
如何编写Linux设备驱动程序 Linux是Unix操作系统的一种变种，在Linux下编写驱动程序的原理和思想完全类似于其他的Unix系统，但它dos或window环境下的驱动程序有很大的区别。在Linux环境下设计驱动程序，思想简洁，操作方便，功能也很强大，但是支持函数少，只能依赖kernel中的函数，有些常用的操作要自己来编写，而且调试也不方便。本文是在编写一块多媒体卡编制的驱动程序后的总结，获得了一些经验，愿与Linux fans共享，有不当之处，请予指正。 以下的一些文字主要来源于khg，johnsonm的Write linux device driver，Brennan's Guide to Inline Assembly，The Linux A-Z，还有清华BBS上的有关device driver的一些资料. 这些资料有的已经过时，有的还有一些错误，我依据自己的试验结果进行了修正. 一、Linux device driver 的概念 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。 在Linux操作系统下有两类主要的设备文件类型，一种是字符设备，另一种是块设备。字符设备和块设备的主要区别是：在对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O一般就紧接着发生了，块设备则不然，它利用一块系统内存作缓冲区，当用户进程对设备请求能满足用户的要求，就返回请求的数据，如果不能，就调用请求函数来进行实际的I/O操作。块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的，以免耗费过多的CPU时间来等待. 已经提到，用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道。每个设备文件都都有其文件属性(c/b)，表示是字符设备还是块设备。另外每个文件都有两个设备号，第一个是主设备号，标识驱动程序，第二个是从设备号，标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备，比如有两个软盘，就可以用从设备号来区分他们。设备文件的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致，否则用户进程将无法访问到驱动程序. 最后必须提到的是，在用户进程调用驱动程序时，系统进入核心态，这时不再是抢先式调度。也就是说，系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作。如果你的驱动程序陷入死循环，不幸的是你只有重新启动机器了，然后就是漫长的fsck。 二、实例剖析 我们来写一个最简单的字符设备驱动程序。虽然它什么也不做，但是通过它可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理.把下面的C代码输入机器，你就会获得一个真正的设备
故障现象 安装驱动程序时，将 USB 连接线连接至电脑后出现“unknown device（未知设备）”的提示信息。 故障原因 ?电脑主板无法正确识别 USB 2.0 模式。 ?USB 连接线出现问题。 解决方法 步骤一：停用 USB 2.0 控制器 1.根据不同的操作系统做以下操作： o在 Windows 2000 Pro 操作系统中，依次点击“开 始”→“控制面板”→“系统”。 o在 Windows XP/Server 2003 操作系统中，依次点击“开 始”→“控制面板”→“性能和维护”→“系统”。 o在 Windows Vista 操作系统中，依次点击“开始 （）”→“控制面板”→“性能和维护”→“系 统”→“设备管理器”。如图 1 设备管理器所示： 图 1: 设备管理器 o在 Windows 7 操作系统中，依次点击“开始 （）”→“控制面板”→“系统和安全”→“设备 管理器”。如图 2 设备管理器所示：
图 2: 设备管理器 注 :本文以 Windows XP 操作系统的操作方法为例，其他操作系统的操作方法可作参考。 2.在“系统属性”窗口中，从“硬件”选项卡中点击“设备管理 器”按钮。如图 3 系统属性所示： 图 3: 系统属性
3.在“设备管理器”窗口中，展开“通用串行总线控制器”主项， 点击“USB2 Enhanced”子项。如图 4 USB 2.0 子项所示： 图 4: USB 2.0 子项
注 :本文以 Intel (R) 82801 主板芯片组为例，其他厂商芯片组的操作方法可以作参考。 4.在“设备管理器”窗口中，依次点击“操作”→“停用”。如图 5 注 :如果您使用的是 USB 接口的键盘和鼠标，需要先改用 PS/2 接口的键盘和鼠标，以免停用 USB 2.0 控制器后无法正常使用这些设备。 6.
编写字符设备驱动框架的步骤 Step 1: 申请设备号（主要是申请主设备号） 有两种方式: ⑴静态申请 通过下面这个函数实现： int register_chrdev_region(dev_t from, unsigned count, const char *name); /* register_chrdev_region() - register a range of device numbers * @from: the first in the desired range of device numbers; must include * the major number. * @count: the number of consecutive device numbers required * @name: the name of the device or driver. * * Return value is zero on success, a negative error code on failure.*/ 这种方式主要用于，驱动开发者事先知道该驱动主设备号的情况。 ⑵动态申请 通过下面这个函数实现： int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char *name) /* alloc_chrdev_region() - register a range of char device numbers * @dev: output parameter for first assigned number * @baseminor: first of the requested range of minor numbers * @count: the number of minor numbers required * @name: the name of the associated device or driver * * Allocates a range of char device numbers. The major number will be * chosen dynamically, and returned (along with the first minor number) * in @dev. Returns zero or a negative error code.*/ 这种方式由系统动态分配一个设备号，返回的设备号保存在参数dev中。 Step 2 :注册字符设备 在linux 内核中用struct cdev表示一个字符设备。 字符设备的注册与注销分别通过下面的两个函数来实现： int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)； /** * cdev_add() - add a char device to the system * @p: the cdev structure for the device * @dev: the first device number for which this device is responsible * @count: the number of consecutive minor numbers corresponding to this * device * * cdev_add() adds the device represented by @p to the system, making it * live immediately. A negative error code is returned on failure.
虚拟设备驱动程序的设计与实现 由于Windows对系统底层操作采取了屏蔽的策略，因而对用户而言，系统变得 更为安全，但这却给众多的硬件或者系统软件开发人员带来了不小的困难，因为只要应用中涉及到底层的操作，开发人员就不得不深入到Windows的内核去编写属 于系统级的虚拟设备驱动程序。Win 98与Win 95设备驱动程序的机理不尽相同，Win 98不仅支持与Windows NT 5.0兼容的WDM(Win32 Driver Mode)模式驱动程序 ，而且还支持与Win 95兼容的虚拟设备驱动程序VxD(Virtual Device Driver)。下面介绍了基于Windows 9x平台的虚拟环境、虚拟设备驱动程序VxD的基本原理和 设计方法，并结合开发工具VToolsD给出了一个为可视电话音频卡配套的虚拟设备 驱动程序VxD的设计实例。 1．Windows 9x的虚拟环境 Windows 9x作为一个完整的32位多任务操作系统，它不像Window 3.x那样依 赖于MS-DOS，但为了保证软件的兼容性，Windows 9x除了支持Win16应用程序和 Win32应用程序之外，还得支持MS-DOS应用程序的运行。Windows 9x是通过虚拟机 VM(Virtual Machine)环境来确保其兼容和多任务特性的。 所谓Windows虚拟机（通常简称为Windows VM）就是指执行应用程序的虚拟环 境，它包括MS-DOS VM和System VM两种虚拟机环境。在每一个MS-DOS VM中都只运 行一个MS-DOS进程，而System VM能为所有的Windows应用程序和动态链接库DLL(Dynamic Link Libraries)提供运行环境。每个虚拟机都有独立的地址空间、寄存器状态、堆栈、局部描述符表、中断表状态和执行优先权。虽然Win16、Win32应用程序都运行在System VM环境下，但Win16应用程序共享同一地址空间， 而Win32应用程序却有自己独立的地址空间。 在编写应用程序时，编程人员经常忽略虚拟环境和实环境之间的差异，一般认为虚拟环境也就是实环境。但是，在编写虚拟设备驱动程序VxD时却不能这样做 ，因为VxD的工作是向应用程序代码提供一个与硬件接口的环境，为每一个客户虚 拟机管理虚设备的状态，透明地仲裁多个应用程序，同时对底层硬件进行访问。这就是所谓虚拟化的概念。 VxD在虚拟机管理器VMM(Virtual Machine Manager)的监控下运行，而VMM 实 际上是一个特殊的VxD。VMM执行与系统资源有关的工作，提供虚拟机环境（能产
字符设备驱动程序 字符设备驱动程序与块设备不同。所涉及的键盘驱动、控制台显示驱动和串口驱动以及与这些驱动有关的接口、算法程序都紧密相关。他们共同协作实现控制台终端和串口终端功能。 下图反映了控制台键盘中断处理过程。 以上为总的处理流程，下面对每一个驱动分开分析。首先是键盘驱动。键盘驱动用汇编写的，比较难理解，牵涉内容较多，有键盘控制器804X的编程，还有扫描码（共3套，这里用第二套）和控制命令及控制序列（p209~210有讲解）。由于键盘从XT发展到AT到现在PS/2，USB，无线键盘，发展较快，驱动各有不同，此版本驱动为兼容XT，将扫描码映射为XT再处理，因此仅供参考。CNIX操作系统的键盘驱动实现为C语言，可读性更好。 键盘驱动 键盘驱动就是上图键盘硬件中断的过程。keyboard.S中的_keyboard_interrupt 函数为中断主流程，文件中其他函数均被其调用。
以上打星处为键盘驱动的核心，即主要处理过程，针对不同扫描码分别处理，并最终将转换后所得ASCII 码或控制序列放入控制台tty 结构的读缓冲队列read_q 中。 键处理程序跳转表为key_table ，根据扫描码调用不同处理程序，对于“普通键”，即只有一个字符返回且没有含义变化的键，调用do_self 函数。其他均为“特殊键”：1. crtrl 键的按下和释放 2. alt 键的按下和释放 3. shift 键的按下和释放 4. caps lock 键的按下和释放（释放直接返回，不作任何处理） 5. scroll lock 键的按下 6. num lock 的按下 7. 数字键盘的处理（包括alt-ctrl+delete 的处理，因为老式键盘delete 键在数字小键盘上。还包括对光标移动键的分别处理） 8. 功能键 （F1~F12）的处理 9. 减号的处理（老键盘’/’与’-’以0xe0加以区分，可能其中一键要按shift ） do_self 是最常用的流程，即跳转表中使用频率最高的流程：