㈠ 怎么查看linux usb设备驱动
下面的信息都是在VMware中运行Ubuntu12-04系统上执行的。同样该命令也支持在嵌入式系统中进行USB调试。
一、cat设备节点获取信息
在一些嵌入式开发中需要调试USB功能，经常会cat /sys 下的相关设备节点来查看某些信息，比如说我们可以看到 /sys/bus/usb/devices 目录有多个子目录。进入到某个子目录可以看到usb设备更加详细的信息(可以理解为设备描述符)。
1、usb设备在总线上的信息
// usb设备在总线上的信息
root@ubuntu:/sys/kernel/debug# cd /sys/bus/usb/devices
root@ubuntu:/sys/bus/usb/devices# ll
total 0
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 ./
drwxr-xr-x 4 root root 0 Nov 26 21:21 ../
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Nov 26 21:21 1-0:1.0 -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:11.0/0000:02:03.0/usb1/1-0:1.0/
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Dec 15 23:10 1-1 -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:11.0/0000:02:03.0/usb1/1-1/
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Dec 15 23:18 1-1:1.0 -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:11.0/0000:02:03.0/usb1/1-1/1-1:1.0/
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Nov 26 21:21 2-0:1.0 -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:11.0/0000:02:00.0/usb2/2-0:1.0/
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Nov 26 21:21 2-1 -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:11.0/0000:02:00.0/usb2/2-1/
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Nov 26 21:21 2-1:1.0 -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:11.0/0000:02:00.0/usb2/2-1/2-1:1.0/
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Nov 26 21:21 2-2 -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:11.0/0000:02:00.0/usb2/2-2/
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Nov 26 21:21 2-2:1.0 -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:11.0/0000:02:00.0/usb2/2-2/2-2:1.0/
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Nov 26 21:21 usb1 -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:11.0/0000:02:03.0/usb1/
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Nov 26 21:21 usb2 -> ../../../devices/pci0000:00/0000:00:11.0/0000:02:00.0/usb2/
其中 usbx/第x个总线，x-y:a.b/的目录格式，x表示总线号，y表示端口，a表示配置，b表示接口。
具体解释可以参照如下：
The names that begin with "usb" refer to USB controllers. More accurately, they refer to the "root hub" associated with each controller. The number is the USB bus number. In the example there is only one controller, so its bus is number 1. Hence the name "usb1".
"1-0:1.0" is a special case. It refers to the root hub's interface. This acts just like the interface in an actual hub an almost every respect; see below.
All the other entries refer to genuine USB devices and their interfaces. The devices are named by a scheme like this:
bus-port.port.port ...
In other words, the name starts with the bus number followed by a '-'. Then comes the sequence of port numbers for each of the intermediate hubs along the path to the device.
For example, "1-1" is a device plugged into bus 1, port 1. It happens to be a hub, and "1-1.3" is the device plugged into port 3 of that hub. That device is another hub, and "1-1.3.1" is the device plugged into its port 1.
The interfaces are indicated by suffixes having this form:
:config.interface
That is, a ':' followed by the configuration number followed by '.' followed by the interface number. In the above example, each of the devices is using configuration 1 and this configuration has only a single interface, number 0. So the interfaces show up as;
1-1:1.0 1-1.3:1.0 1-1.3.1:1.0
A hub will never have more than a single interface; that's part of the USB spec. But other devices can and do have multiple interfaces (and sometimes multiple configurations). Each interface gets its own entry in sysfs and can have its own driver.
2、特定设备的详细信息
进入到某个目录中去，可以看到该设备的详细信息，可用cat命令获取信息。
// usb设备的详细信息
root@ubuntu:/sys/bus/usb/devices/usb1# ll
total 0
drwxr-xr-x 6 root root 0 Nov 26 21:21 ./
drwxr-xr-x 4 root root 0 Nov 26 21:21 ../
drwxr-xr-x 10 root root 0 Nov 26 21:21 1-0:1.0/
drwxr-xr-x 5 root root 0 Dec 15 23:10 1-1/
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 authorized
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 authorized_default
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 avoid_reset_quirk
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 bcdDevice
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 bConfigurationValue
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 bDeviceClass
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 bDeviceProtocol
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 bDeviceSubClass
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 bmAttributes
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 bMaxPacketSize0
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 bMaxPower
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 bNumConfigurations
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 bNumInterfaces
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 busnum
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 configuration
-r--r--r-- 1 root root 65553 Nov 26 21:21 descriptors
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 dev
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 devnum
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 devpath
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Nov 27 20:06 driver -> ../../../../../bus/usb/drivers/usb/
drwxr-xr-x 3 root root 0 Dec 15 23:40 ep_00/
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 idProct
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 idVendor
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 ltm_capable
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 manufacturer
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 maxchild
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 power/
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 proct
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 quirks
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 removable
--w------- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 remove
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 serial
-r--r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 speed
lrwxrwxrwx 1 root root 0 Nov 26 21:21 subsystem -> ../../../../../bus/usb/
-rw-r--r-- 1 root root 4096 Nov 26 21:21 uevent
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 urbnum
-r--r--r-- 1 root root 4096 Dec 15 23:40 version
二、使用debugfs
1、挂载 debugfs 到 /sys/kernel/debug 路径下
root@ubuntu:mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
2、执行上述步骤之后，在 /sys/kernel/debug 就会生成如下的文件
root@ubuntu:/sys/bus/usb/devices# cd /sys/kernel/debug/
root@ubuntu:/sys/kernel/debug# ll
total 0
drwx------ 22 root root 0 Nov 26 21:21 ./
drwxr-xr-x 7 root root 0 Nov 26 21:21 ../
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 acpi/
drwxr-xr-x 32 root root 0 Dec 4 16:30 bdi/
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 bluetooth/
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 cleancache/
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 dma_buf/
drwxr-xr-x 4 root root 0 Nov 26 21:21 dri/
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 dynamic_debug/
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 extfrag/
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 frontswap/
-r--r--r-- 1 root root 0 Nov 26 21:21 gpio
drwxr-xr-x 3 root root 0 Nov 26 21:21 hid/
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 kprobes/
drwxr-xr-x 3 root root 0 Nov 26 21:21 kvm-guest/
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 mce/
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 pinctrl/
-r--r--r-- 1 root root 0 Nov 26 21:21 pwm
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 regmap/
drwxr-xr-x 3 root root 0 Nov 26 21:21 regulator/
-rw-r--r-- 1 root root 0 Nov 26 21:21 sched_features
-r--r--r-- 1 root root 0 Nov 26 21:21 sleep_time
-r--r--r-- 1 root root 0 Nov 26 21:21 suspend_stats
drwxr-xr-x 7 root root 0 Nov 26 21:21 tracing/
drwxr-xr-x 3 root root 0 Nov 26 21:21 usb/
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 virtio-ports/
-r--r--r-- 1 root root 0 Nov 26 21:21 vmmemctl
-r--r--r-- 1 root root 0 Nov 26 21:21 wakeup_sources
drwxr-xr-x 2 root root 0 Nov 26 21:21 x86/
3、cat 设备节点
执行下述命令之后会以特定格式打印目前USB总线上所有USB设备的信息如下：
root@ubuntu:/sys/kernel/debug# cat usb/devices
T: Bus=02 Lev=00 Prnt=00 Port=00 Cnt=00 Dev#= 1 Spd=12 MxCh= 2
B: Alloc= 17/900 us ( 2%), #Int= 1, #Iso= 0
D: Ver= 1.10 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 MxPS=64 #Cfgs= 1
P: Vendor=1d6b ProdID=0001 Rev= 3.13
S: Manufacturer=Linux 3.13.0-32-generic uhci_hcd
S: Proct=UHCI Host Controller
S: SerialNumber=0000:02:00.0
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr= 0mA
I:* If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 Driver=hub
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 2 Ivl=255ms
T: Bus=02 Lev=01 Prnt=01 Port=00 Cnt=01 Dev#= 2 Spd=12 MxCh= 0
D: Ver= 1.10 Cls=00(>ifc ) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs= 1
P: Vendor=0e0f ProdID=0003 Rev= 1.03
S: Manufacturer=VMware
S: Proct=VMware Virtual USB Mouse
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=c0 MxPwr= 0mA
I:* If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=03(HID ) Sub=01 Prot=02 Driver=usbhid
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 8 Ivl=1ms
T: Bus=02 Lev=01 Prnt=01 Port=01 Cnt=02 Dev#= 3 Spd=12 MxCh= 7
D: Ver= 1.10 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 MxPS= 8 #Cfgs= 1
P: Vendor=0e0f ProdID=0002 Rev= 1.00
S: Proct=VMware Virtual USB Hub
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr= 0mA
I:* If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 Driver=hub
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 1 Ivl=255ms
T: Bus=01 Lev=00 Prnt=00 Port=00 Cnt=00 Dev#= 1 Spd=480 MxCh= 6
B: Alloc= 0/800 us ( 0%), #Int= 1, #Iso= 0
D: Ver= 2.00 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 MxPS=64 #Cfgs= 1
P: Vendor=1d6b ProdID=0002 Rev= 3.13
S: Manufacturer=Linux 3.13.0-32-generic ehci_hcd
S: Proct=EHCI Host Controller
S: SerialNumber=0000:02:03.0
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=e0 MxPwr= 0mA
I:* If#= 0 Alt= 0 #EPs= 1 Cls=09(hub ) Sub=00 Prot=00 Driver=hub
E: Ad=81(I) Atr=03(Int.) MxPS= 4 Ivl=256ms
T: Bus=01 Lev=01 Prnt=01 Port=00 Cnt=01 Dev#= 7 Spd=480 MxCh= 0
D: Ver= 2.00 Cls=ff(vend.) Sub=ff Prot=ff MxPS=64 #Cfgs= 1
P: Vendor=0bda ProdID=0129 Rev=39.60
S: Manufacturer=Generic
S: Proct=USB2.0-CRW
S: SerialNumber=20100201396000000
C:* #Ifs= 1 Cfg#= 1 Atr=a0 MxPwr=500mA
I:* If#= 0 Alt= 0 #EPs= 3 Cls=ff(vend.) Sub=06 Prot=50 Driver=rts5139
E: Ad=01(O) Atr=02(Bulk) MxPS= 512 Ivl=0ms
E: Ad=82(I) Atr=02(Bulk) MxPS= 512 Ivl=0ms
E: Ad=83(I) Atr=03(Int.) MxPS= 3 Ivl=64ms
至于信息的详细解析可以参照 Linux源代码中 Documentation/usb/proc_usb_info.txt 文件。现摘录其中对该格式的详细解释：
| | |__Proct ID code
| |__Vendor ID code
|__Device info tag #2
String descriptor info:
S: Manufacturer=ssss
| |__Manufacturer of this device as read from the device.
| For USB host controller drivers (virtual root hubs) this may
| be omitted, or (for newer drivers) will identify the kernel
| version and the driver which provi
㈡ 如何编写Linux 驱动程序
如何编写Linux设备驱动程序
回想学习Linux操作系统已经有近一年的时间了，前前后后，零零碎碎的一路学习过来，也该试着写的东西了。也算是给自己能留下一点记忆和回忆吧！由于完全是自学的，以下内容若有不当之处，还请大家多指教。
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。
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。
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操作系统下有三类主要的设备文件类型，一是字符设备，二是块设备，三是网络设备。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。
读/写时，它首先察看缓冲区的内容，如果缓冲区的数据未被处理，则先处理其中的内容。
如何编写Linux操作系统下的设备驱动程序
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。
#define __NO_VERSION__
#include <linux/moles.h>
#include <linux/version.h>
char kernel_version [] = UTS_RELEASE;
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<linux/config.h>，一般来讲最好使用。
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和驱动程序关联起来呢?这需要了解一个非常关键的数据结构：
struct file_operations
{
int (*seek) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);
int (*read) (struct inode * ，struct file *， char ，int);
int (*write) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);
int (*readdir) (struct inode * ，struct file *， struct dirent * ，int);
int (*select) (struct inode * ，struct file *， int ，select_table *);
int (*ioctl) (struct inode * ，struct file *， unsined int ，unsigned long);
int (*mmap) (struct inode * ，struct file *， struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode * ，struct file *);
int (*release) (struct inode * ，struct file *);
int (*fsync) (struct inode * ，struct file *);
int (*fasync) (struct inode * ，struct file *，int);
int (*check_media_change) (struct inode * ，struct file *);
int (*revalidate) (dev_t dev);
}
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。
下面就开始写子程序。
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/mm.h>
#include<linux/config.h>
#include <linux/errno.h>
#include <asm/segment.h>
unsigned int test_major = 0;
static int read_test(struct inode *node，struct file *file，char *buf，int count)
{
int left;
if (verify_area(VERIFY_WRITE，buf，count) == -EFAULT )
return -EFAULT;
for(left = count ; left > 0 ; left--)
{
__put_user(1，buf，1);
buf++;
}
return count;
}
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Robert着的《Linux内核设计与实现》（第二版）。然而，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。
static int write_tibet(struct inode *inode，struct file *file，const char *buf，int count)
{
return count;
}
static int open_tibet(struct inode *inode，struct file *file )
{
MOD_INC_USE_COUNT;
return 0;
}
static void release_tibet(struct inode *inode，struct file *file )
{
MOD_DEC_USE_COUNT;
}
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。
struct file_operations test_fops = {
NULL，
read_test，
write_test，
NULL， /* test_readdir */
NULL，
NULL， /* test_ioctl */
NULL， /* test_mmap */
open_test，
release_test，
NULL， /* test_fsync */
NULL， /* test_fasync */
/* nothing more， fill with NULLs */
};
这样，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(moles)，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，所以推荐使用模块方式。
int init_mole(void)
{
int result;
result = register_chrdev(0， "test"， &test_fops);
if (result < 0) {
printk(KERN_INFO "test: can't get major number\n");
return result;
}
if (test_major == 0) test_major = result; /* dynamic */
return 0;
}
在用insmod命令将编译好的模块调入内存时，init_mole 函数被调用。在这里，init_mole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。
如果登记成功，返回设备的主设备号，不成功，返回一个负值。
void cleanup_mole(void)
{
unregister_chrdev(test_major，"test");
}
在用rmmod卸载模块时，cleanup_mole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。
下面编译 :
$ 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
ld -r file1.o file2.o -o molename。
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 :
$ 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
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。
我们现在可以通过设备文件来访问我们的驱动程序。写一个小小的测试程序。
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
main()
{
int testdev;
int i;
char buf[10];
testdev = open("/dev/test"，O_RDWR);
if ( testdev == -1 )
{
printf("Cann't open file \n");
exit(0);
}
read(testdev，buf，10);
for (i = 0; i < 10;i++)
printf("%d\n"，buf[i]);
close(testdev);
}
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。
如何编写Linux操作系统下的设备驱动程序
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：I/O端口的基地址，
参数2：I/O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I/O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。
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！
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。
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。这块程序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。
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);
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（关于时序的具体问题就要参考具体的设备芯片手册啦！比如网卡芯片RTL8139）。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，这样时序会发生错误。如果用汇编写呢，gcc同样会对汇编代码进行优化，除非用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。
写在后面：学习Linux确实不是一件容易的事情，因为要付出很多精力，也必须具备很好的C语言基础；但是，学习Linux也是一件非常有趣的事情，它里面包含了许多高手的智慧和“幽默”，这些都需要自己亲自动手才能体会到，O(∩_∩)O~哈哈！
㈢ linux驱动怎样通知应用程序
驱动程序一般是通过模块注入内核，用字符驱动程序举个例子：
1.编写字符驱动程序需要在内核中注册设备和中断程序,还有file_ops里面的open,read,release等函数
2.注册成功后在/proc/device文件里面可以看到你注册的设备名称和主设备号，/proc/interrupt文件中可以看到注册的中断
3.为设备创建文件节点，mknod /dev/char_dev_test c 主设备号 次设备号，于是就在/dev/里面生成一个char_dev_test 设备文件
4，应用程序通过文件操作函数，比如open,read等操作char_dev_test 文件
eg: FILE* p=open("/dev/char_dev_test","rb");
if(p==NULL) { printf("error,can't open dev file!"); return -1;}
char buf[1024];
read(p,buf,size_t);
//其中open是调用的注册进入内核的file_ops的open函数，read是调用的file_ops的read函数，里面一般有_to_user,将内核数据复制到用户空间，也就是复制到了buf中。
㈣ linux如何加载驱动
linux操作系统下，加载驱动的方式有二：
静态加载驱动；
动态加载驱动；
作为前者，静态加载驱动是通过将驱动程序编译到内核而进行的一系列配置操作；对于后者而言则是向内核注册设备信息，从而在kernel启动后，再通过insmod指令，关联好主、次设备号，从而以模块的形式进行加载的；
二者各有优点，所以应用的场合也是不一样的；
㈤ Linux驱动程序的工作原理
由于你的问题太长我只好转载别人的手打的太累不好意思~~~
Linux是Unix***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,***作方便,功芤端口芮看?但是
支持函数少,只能依赖kernel中的函数,有些常用的***作要自己来编写,而且调
试也不方便.本人这几周来为实验室自行研制的一块多媒体卡编制了驱动程序,
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***作系统内核和应用程序之间的接口,设备驱动程序是***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***作普通文件
一样对硬件设备进行***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***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***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),表示是字符设备还蔤强樯璞?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.//hehe
(请看下节,实例剖析)
读/写时,它首先察看缓冲区的内容,如果缓冲区的数据
如何编写Linux***作系统下的设备驱动程序
Roy G
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.//xixi
#define __NO_VERSION__
#include
#include
char kernel_version [] = UTS_RELEASE;
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,但我看倒是未必.
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***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和驱动程序关联起来呢?这需要了解一个非常关键的数据
结构:
struct file_operations {
int (*seek) (struct inode * ,struct file *, off_t ,int);
int (*read) (struct inode * ,struct file *, char ,int);
int (*write) (struct inode * ,struct file *, off_t ,int);
int (*readdir) (struct inode * ,struct file *, struct dirent * ,int);
int (*select) (struct inode * ,struct file *, int ,select_table *);
int (*ioctl) (struct inode * ,struct file *, unsined int ,unsigned long
int (*mmap) (struct inode * ,struct file *, struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode * ,struct file *);
int (*release) (struct inode * ,struct file *);
int (*fsync) (struct inode * ,struct file *);
int (*fasync) (struct inode * ,struct file *,int);
int (*check_media_change) (struct inode * ,struct file *);
int (*revalidate) (dev_t dev);
}
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***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?
下面就开始写子程序.
#include
#include
#include
#include
#include
unsigned int test_major = 0;
static int read_test(struct inode *node,struct file *file,
char *buf,int count)
{
int left;
if (verify_area(VERIFY_WRITE,buf,count) == -EFAULT )
return -EFAULT;
for(left = count left > 0 left--)
{
__put_user(1,buf,1);
buf++;
}
return count;
}
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.
static int write_tibet(struct inode *inode,struct file *file,
const char *buf,int count)
{
return count;
}
static int open_tibet(struct inode *inode,struct file *file )
{
MOD_INC_USE_COUNT;
return 0;
} static void release_tibet(struct inode *inode,struct file *file )
{
MOD_DEC_USE_COUNT;
}
这几个函数都是空***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。
struct file_operations test_fops = {
NULL,
read_test,
write_test,
NULL, /* test_readdir */
NULL,
NULL, /* test_ioctl */
NULL, /* test_mmap */
open_test,
release_test, NULL, /* test_fsync */
NULL, /* test_fasync */
/* nothing more, fill with NULLs */
};
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(moles),
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，所以推荐使用模块方式。
int init_mole(void)
{
int result;
result = register_chrdev(0, "test", &test_fops);
if (result < 0) {
printk(KERN_INFO "test: can't get major number ");
return result;
}
if (test_major == 0) test_major = result; /* dynamic */
return 0;
}
在用insmod命令将编译好的模块调入内存时，init_mole 函数被调用。在
这里，init_mole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***作的函数的指针。
如果登记成功，返回设备的主设备号，不成功，返回一个负值。
void cleanup_mole(void)
{
unregister_chrdev(test_major, "test");
}
在用rmmod卸载模块时，cleanup_mole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。
下面编译
$ 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
ld -r file1.o file2.o -o molename.
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
$ 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。
我们现在可以通过设备文件来访问我们的驱动程序。写一个小小的测试程序。
#include
#include
#include
#include
main()
{
int testdev;
int i;
char buf[10];
testdev = open("/dev/test",O_RDWR);
if ( testdev == -1 )
{
printf("Cann't open file ");
exit(0);
}
read(testdev,buf,10);
for (i = 0; i < 10;i++)
printf("%d ",buf);
close(testdev);
}
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。
如何编写Linux***作系统下的设备驱动程序
Roy G
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，***作系统没有对I/O口屏蔽，也就是说，任何驱动程序都可以
对任意的I/O口***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***作系统是因为我认为DOS根本就不是一个***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window95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***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***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);
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***作，有时时序很重要。但是如果用C语言写一些低级的硬件***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。
关于kernel的调试工具，我现在还没有发现有合适的。有谁知道请告诉我，
不胜感激。我一直都在printk打印调试信息，倒也还凑合。
关于设备驱动程序还有很多内容，如等待/唤醒机制，块设备的编写等。
我还不是很明白，不敢乱说。