Question

如何玩转linux驱动

Answer 1

　　说玩转驱动这话，其实有点过头，玩驱动是个长期积累的过程，写出来是一回事，调试起来也是一种磨练。为了让大家明白玩驱动的乐趣和掌握编写驱动的捷径，我分享一些经验，算是抛砖引玉。不过正所谓一口吃不了个胖子，只有写够了足够多的代码，调试了足够多的模块，玩转驱动也不再话下。希望今天的唠叨对想踏入或者即将踏入驱动行业的你有些帮助。
　　

　　我们很明白Linux 设备驱动的学习是一项浩大的工程，正是由于这个原因，一些人不免望而生畏，其实，只要我们有足够的积累和全面的知识，玩转驱动，也是早晚的事。闲话少说，开始来干货。
　　对于驱动工程师来说，首先要明白驱动在整个系统中的作用，

　　大家从上图中可以看出，linux驱动②在这个构架中起到承上硬件①启下应用程序③的作用。在程序的编写中，我们常用高内聚低耦合的标准，因此，驱动的引入显得意义更加重大：一方面，使嵌入式应用工程师不用考虑过多的硬件差异，另一方面，通过将设备驱动融入内核，面向操作系统内核的接口，这样的接口由操作系统规定，对一类设备而言结构一致，独立于具体的设备。同时由于linux操作系统有内存管理和进程管理，因此对于多任务并发的要求时，操作系统和驱动的引入使得任务变得简单。但是对于不需要多任务调度、文件系统、内存管理等复杂功能时，在一个大while(1)循环中既可以完成相关的任务。
　　上面分析了驱动的意义，那么，玩转linux驱动需要那方面的知识呢，现在罗列下：
　　 第一、Linux 驱动工程师要有良好的硬件基础。
　　这个要求不言而喻，linux驱动工程师的主要任务就是隐藏硬件的差异，给应用工程师一个统一的接口，因此需要能看懂电路图，理解SRAM、Flash、SDRAM、磁盘等模块的读写方式，知道UART、I2C、USB 等设备的接口以及常规操作，了解轮询、中断、DMA 的原理，PCI 总线的工作方式以及CPU 的内存管理单元(MMU)等。不过对于这种常见的模块，linux内核中有相关的配置，因此需要有阅读linux内核的能力和修改linux内核的能力。
　　 第二 、Linux驱动工程师具有良好的C 语言基础。
　　作为一个面向硬件底层和应用层的关键人物，C语言功底是必须要牢固的。在编写linux的字符设备和块设备驱动中常用的fopen()、fwrite()、fread()、fclose()以及内存分配中经常使用结构体和指针。因此能灵活地运用C 语言的结构体、指针、函数指针及内存动态申请和释放显现的尤为重要。
　　例如字符设备驱动中的读函数函数的定义
　　/* 读设备*/
　　ssize_t xxx_read(struct file *filp, char _ _user *buf, size_t count,loff_t*f_pos)
　　{
　　...
　　copy_to_user(buf, ..., ...);
　　...
　　}
　　从中看出C语言功底的重要性。
　　第三、 Linux 驱动工程师具有一定的Linux 内核基础，虽然并不要求工程师对内核各个部分有深入的研究，但至少要了解设备驱动与内核的接口，尤其是对于块设备、网络设备、Flash设备、串口设备等复杂设备。
　　现在工作起来，嵌入式驱动工程师的工作量相对会小一点，因为一般常见的硬件设备供应商都会提供相应的linux版本驱动，驱动工程师的任务就是调试这些驱动能正常运行在自己的系统中，同时保证系统的稳定。
　　 第四、 Linux 驱动工程师具有良好的操作系统知识。
　　这个要求对于没有学习过操作系统的人来说唯一的痛苦之处就是对于专有名词不是很理解，例如上半部，下半部，原子操作等。其实刚开始或许是个痛苦的过程，但是只要认真的分析了一个或者几个驱动程序后，你就会发现其中的规律。毕竟linux驱动大体分为字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动三类，正所谓抓其纲要，举一反三，便可融会贯通。因此linux中多任务并发控制和同步等基础很重要，因为在设备驱动中会大量使用自旋锁、互斥、信号量、等待队列等并发与同步机制。
　　第五、动手能力。
　　纸上得来终觉浅，因此，看再多的书也没有真正的调试一个驱动来的认识深刻。这时你需要搭建宿主机平台，购买开发板。不要好大喜功，从简单的小驱动开始一步一步走，以蚂蚁啃骨头的精神进行学习，收获会很大。
　　经历了痛苦的折磨，现在看下嵌入式驱动工程师的甜蜜吧，工作个三五年，你已经是大师了，可以去招聘网站浏览下，这方面的待遇都是面议奖金都是大大的，红色票票也随心所愿了。想到这些，你还不下定决心来经受linux驱动的虐待，相信只要以“驱动虐我千百遍，我待驱动如初恋”的决心，相信你可以玩转linux驱动。