Linux驱动程序与应用程序函数的联系

Linux下我们在使用设备的时候，都会用到write这个函数，通过这个函数我们可以象使用文件那样向设备传送数据。可是为什么用户使用write函数就可以把数据写到设备里面去，这个过程到底是怎么实现的呢？这个奥秘就在于设备驱动程序的write实现中，这里我结合一些源代码来解释如何使得一个简简单单的write函数能够完成向设备里面写数据的复杂过程。这里的源代码主要来自两个地方。第一是oreilly出版的《Linux device driver》中的实例，第二是Linux Kernel 2.2.14核心源代码。我只列出了其中相关部分的内容，如果读者有兴趣，也可以查阅其它源代码。不过我不是在讲解如何编写设备驱动程序，所以不会对每一个细节都进行说明，再说有些地方我觉得自己还没有吃透。由于《Linux device driver》一书中的例子对于我们还是复杂了一些，www.linuxidc.com我将其中的一个例程简化了一下。这个驱动程序支持这样一个设备：核心空间中的一个长度为10的数组kbuf[10]。我们可以通过用户程序open它，read它，write它，close它。这个设备的名字我称为short_t。现在言归正传。对于一个设备，它可以在/dev下面存在一个对应的逻辑设备节点，这个节点以文件的形式存在，但它不是普通意义上的文件，它是设备文件，更确切的说，它是设备节点。这个节点是通过mknod命令建立的，其中指定了主设备号和次设备号。主设备号表明了某一类设备，一般对应着确定的驱动程序；次设备号一般是区分是标明不同属性，例如不同的使用方法，不同的位置，不同的操作。这个设备号是从/proc/devices文件中获得的，所以一般是先有驱动程序在内核中，才有设备节点在目录中。这个设备号（特指主设备号）的主要作用，就是声明设备所使用的驱动程序。驱动程序和设备号是一一对应的，当你打开一个设备文件时，操作系统就已经知道这个设备所对应的驱动程序是哪一个了。这个"知道"的过程后面就讲。我们再说说驱动程序的基本结构吧。这里我只介绍动态模块型驱动程序（就是我们使用insmod加载到核心中并使用rmmod卸载的那种），因为我只熟悉这种结构。模块化的驱动程序由两个函数是固定的：int init_module（void）；voidcleanup_module（void）。前者在insmod的时候执行，后者在rmmod的时候执行。init_nodule在执行的时候，进行一些驱动程序初始化的工作，其中最主要的工作有三件：注册设备；申请I/O端口地址范围；申请中断IRQ。这里和我们想知道的事情相关的只有注册设备。

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