《Linux设备驱动开发详解 A》一一1.3 有操作系统时的设备驱动-阿里云开发者社区

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《Linux设备驱动开发详解 A》一一1.3 有操作系统时的设备驱动

简介:

本节书摘来华章计算机出版社《Linux设备驱动开发详解 A》一书中的第1章,第1.3节,作者:宋宝华 更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。1

1.3 有操作系统时的设备驱动

在1.2节中我们看到一个清晰的设备驱动,它直接运行在硬件之上,不与任何操作系统关联。当系统包含操作系统时,设备驱动会变得怎样呢?
首先,无操作系统时设备驱动的硬件操作工作仍然是必不可少的,没有这一部分,驱动不可能与硬件打交道。
其次,我们还需要将驱动融入内核。为了实现这种融合,必须在所有设备的驱动中设计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。
由此可见,当系统中存在操作系统的时候,驱动变成了连接硬件和内核的桥梁。如
图1.4所示,操作系统的存在势必要求设备驱动附加更多的代码和功能,把单一的“驱使硬件设备行动”变成了操作系统内与硬件交互的模块,它对外呈现为操作系统的API,不再给应用软件工程师直接提供接口。
那么我们要问,有了操作系统之后,驱动反而变得复杂,那要操作系统干什么?
首先,一个复杂的软件系统需要处理多个并发的任务,没有操作系统,想完成多任务并发是很困难的。
其次,操作系统给我们提供内存管理机制。一个典型的例子是,对于多数含MMU的32位处理器而言,Windows、Linux等操作系统可以让每个进程都可以独立地访问4GB的内存空间。
上述优点似乎并没有体现在设备驱动身上,操作系统的存在给设备驱动究竟带来了什么实质性的好处?
简而言之,操作系统通过给驱动制造麻烦来达到给上层应用提供便利的目的。当驱动都按照操作系统给出的独立于设备的接口而设计时,那么,应用程序将可使用统一的系统调用接口来访问各种设备。对于类UNIX的VxWorks、Linux等操作系统而言,当应用程序通过write()、read()等函数读写文件就可访问各种字符设备和块设备,而不论设备的具体类型和工作方式,那将是多么便利。

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