面對(duì)不斷升級(jí)的內(nèi)核如何學(xué)習(xí)linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)

　　面對(duì)不斷升級(jí)的linux內(nèi)核、GNU開發(fā)工具、linux環(huán)境下的各種圖形庫(kù)，很多linux應(yīng)用程序開發(fā)人員和linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)人員即興奮，又煩躁。興奮的是新的軟件軟件、工具給我提供了更強(qiáng)大的功能，煩躁的是適應(yīng)新軟件的特性、搭建新環(huán)境是一項(xiàng)非常繁瑣的事情。本文想從以下3個(gè)方面探討一下“面對(duì)不斷升級(jí)的內(nèi)核，如何學(xué)習(xí)linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)”。

　　內(nèi)核發(fā)展的現(xiàn)狀及其對(duì)技術(shù)人員的影響

　　Linux目前主要維護(hù)2.4和2.6兩個(gè)內(nèi)核版本。在http://www.kernel.org/ 網(wǎng)站上已經(jīng)可 以下載到最新的2.6內(nèi)核linux-2.6.31，及最新的2.4內(nèi)核linux-2.4.37。穩(wěn)定版本號(hào)基本上是1~3月更新一次，如：2.6.22至2.6.23。升級(jí)版本號(hào)每1~2周更新一次，如：2.6.23.1至2.6.23.2。

　　由于高版本內(nèi)核并不完全兼容低版本內(nèi)核，所以內(nèi)核升級(jí)對(duì)從事linux開發(fā)的技術(shù)人員造成了一定的影響，特別對(duì)于linux入門人員。

　　內(nèi)核的升級(jí)對(duì)應(yīng)從事linux應(yīng)用程序開發(fā)的人員來(lái)說(shuō)影響較小，因?yàn)橄到y(tǒng)調(diào)用基本保持兼容。而影響比較大的是驅(qū)動(dòng)開發(fā)人員。每次內(nèi)核的更新都可以導(dǎo)致很多內(nèi)核函數(shù)使用上的變化。其中有內(nèi)核本身提供的函數(shù)，也有硬件平臺(tái)代碼提供的函數(shù)，后者變化的更加頻繁。這一點(diǎn)讓初學(xué)內(nèi)核驅(qū)動(dòng)的人很迷茫，因?yàn)楫?dāng)他們按照手里的經(jīng)典著作，如：Alessandro的《linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序》，編寫驅(qū)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)并不能夠成功的在你的linux平臺(tái)上編譯通過(guò)、或不能正常執(zhí)行。你的朋友會(huì)告訴你，你用的內(nèi)核和書里的不一致。那該怎么辦呢？

　　我想從兩個(gè)方面去解釋這個(gè)問(wèn)題，一方面是如何寫好linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)，另一方面是如何應(yīng)對(duì)不斷升級(jí)的內(nèi)核。

　　如何寫好Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)

　　Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)是linux內(nèi)核的一部分，是用來(lái)封裝硬件細(xì)節(jié)，為上層提供標(biāo)準(zhǔn)接口的一種方法。為了能夠編寫出質(zhì)量比較高的驅(qū)動(dòng)，要求工程師必須具備以下幾個(gè)方面的知識(shí)：

　　熟悉處理器的性能

　　如：處理器的體系結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言、工作模式、異常處理等此項(xiàng)對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，重要程度：***。也就是說(shuō)還不熟悉驅(qū)動(dòng)編寫方法的情況下，可

　　以先不把重心放在這一項(xiàng)上，因?yàn)榭赡芤驗(yàn)樗目菰?、抽象而影響到你?duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的興趣。

　　隨著你不斷的熟悉驅(qū)動(dòng)的編寫，你會(huì)很自然的意識(shí)到此項(xiàng)的重要性。

　　掌握驅(qū)動(dòng)目標(biāo)的硬件工作原理及通訊協(xié)議

　　如：串口控制器、顯卡控制器、硬件編解碼、存儲(chǔ)卡控制器、I2C通訊、SPI通訊、USB通訊、SDIO通訊、I2S通訊、PCI通訊等

　　此項(xiàng)的重要程度應(yīng)該不用多說(shuō)了，編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)的前提就是知道設(shè)備的操作方法。但不是說(shuō)要把所有設(shè)備的操作方法都熟悉了以后才可以驅(qū)動(dòng)，你只需要了解你要驅(qū)動(dòng)的硬件就可以了。所有這一項(xiàng)對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)重要程度都是：*****。

　　掌握硬件的控制方法

　　如：中斷、輪詢、DMA 通常一個(gè)硬件控制器會(huì)有多種控制方法，你需要根據(jù)系統(tǒng)性能的需要合理的選擇操作方法。

　　此項(xiàng)對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)：重要程度：****。初學(xué)階段以實(shí)現(xiàn)功能為目的。掌握的順序應(yīng)該是，輪詢->中斷->DMA。隨著學(xué)習(xí)的深入，需要綜合考慮系統(tǒng)的性能需求，采取合適的方法。

　　良好的GNU C語(yǔ)言編程基礎(chǔ)

　　如:C語(yǔ)言的指針、結(jié)構(gòu)體、內(nèi)存操作、鏈表、隊(duì)列、棧、C和匯編混合編程等。

　　這些編程語(yǔ)法是編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)。

　　此項(xiàng)無(wú)論對(duì)于初學(xué)者還是熟手重要程度：*****。

　　良好的linux操作系統(tǒng)概念

　　如：多進(jìn)程、多線程、進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程搶占、進(jìn)程上下文、虛擬內(nèi)存、原子操作、阻塞、睡眠、同步等概念及它們之間的關(guān)系。

　　這些概念及方法在設(shè)備驅(qū)動(dòng)的使用是linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)區(qū)別單片機(jī)編程的最大特點(diǎn)。只有理解了它們才會(huì)編寫出高質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)。

　　此項(xiàng)對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)：重要程度：***。開始可以以實(shí)現(xiàn)功能為目的，逐步完善自己的驅(qū)動(dòng)。

　　掌握l(shuí)inux內(nèi)核中設(shè)備驅(qū)動(dòng)的編寫接口

　　如：字符設(shè)備的cdev、塊設(shè)備的gendisk、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的net_device，以及基于這些基本接口的framebuffer設(shè)備的fb_info、mtd設(shè)備的mtd_info、tty設(shè)備的tty_driver、usb設(shè)備的usb_driver、mmc設(shè)備的mmc_host等

　　Linux內(nèi)核為設(shè)備驅(qū)動(dòng)編寫者留下了標(biāo)準(zhǔn)的接口。驅(qū)動(dòng)編寫者無(wú)需精通內(nèi)核的各個(gè)部分，只需要明確內(nèi)核留給我們的接口，并實(shí)現(xiàn)此接口就可以了。內(nèi)核流出的接口采用的是面向?qū)ο蟮乃悸?，即把目?biāo)設(shè)備看成一個(gè)對(duì)象，通常利用一個(gè)結(jié)構(gòu)體來(lái)描述這個(gè)對(duì)象。驅(qū)動(dòng)工程師的任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)這個(gè)對(duì)象。這個(gè)結(jié)構(gòu)體中會(huì)包含設(shè)備的屬性（用變量表示）和操作方法（用函數(shù)指針表示）。如：字符設(shè)備的cdev

　　struct cdev {

　　struct kobject kobj;

　　struct module *owner;

　　const struct file_operations *ops; //操作方法結(jié)合，其它項(xiàng)都是屬性

　　struct list_head list;

　　dev_t dev;

　　unsigned int count;

　　};

　　此項(xiàng)對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)：重要程度：****。開始階段可以以模仿為主，即套用一些固定的模板。