Linux 驅動程式觀念解析, #1: 驅動程式的大架構

jollen 發表於 May 4, 2006 8:15 AM

本文說明 Linux 驅動程式的整體大架構，並說明基本的三種驅動程式類型。了解 Linux 驅動程式的大架構，絕對是學好驅動程式的第一步。

作者／陳俊宏
www.jollen.org

Linux 驅動程式的大架構

Linux 驅動程式的整體架構如下：

application 透過 system call 介面與 kernel 溝通。
透過 kernel 的 VFS 層與 Linux 驅動程式物件溝通。
Linux 驅動程式可分為 3 大類型，如下圖綠色部份。

Linux 驅動程式三類型

Linux device driver 可分成 3 種類型：

character device driver
block device driver
network device driver

驅動程式本身可分成 2 個層面來討論：

virtual device driver
physical device driver

Virtual Device Driver

往上層支援 Linux kernel 所提供的 Virtual File System 層，並藉此實作 system calls。使用者可透過 system call interface 與 device driver 溝通。

Virtual device driver 的主題重要性大於 physical device driver，如何善用 Linux 所提供的介面 (interface) 來設計驅動程式，並配合 user application 來設計應用程式是這個主題的重點。與 user application 如何互動，是撰寫驅動程式時所要考慮的重要一環，只考量驅動程式本身的設計，而忽略或輕忽 user application 的設計，是錯誤的觀念。

Virtual device driver 的目的在於善用 Linux 的 APIs 來設計機制 (mechanism) 與行為 (behavior) 良好的驅動程式，因此「觀念」的重要性遠大於「語法」的討論。本書秉持這樣的信念撰寫而成，仔細閱讀絕對是多多益善的。

Physical Device Driver

往下層使用 Linux kernel 所提供的 device interface 來存取並控制實體硬體裝置。

Physical device driver 則是討論「如何透過 I/O port 或 I/O memory」來控制裝置，也就是與晶片組的溝通。這個部份需要實作晶片組的 data sheet，本書會以市面上最容易取得的 BT878 視訊擷取晶片為例做說明。

小結

學習 Linux device driver 應由 character device driver 起步，因為許多重要的入門觀念均可藉由 character device driver 學得。

OS 是設計良好的軟硬體介面，Linux 驅動程式設計即是在學習如何使用 Linux 提供的介面來設計驅動程式。

在 OS 上應使用設計良好的 API 來撰寫驅動程式，使用 OS API 的最大優點是使得驅動程式的設計抽象化 (abstraction)，我們可以不需要太深入硬體層次。

Linux kernel 所提供的 API 均經過良好設計，因此使用 kernel 所提供的 API 可以確保系統運行的安全性與穩定性。

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