【Linux学习笔记】设备驱动模型详解——总线、设备、驱动和类

简介: 设备驱动是计算机系统中的重要组成部分,它们允许操作系统与硬件交互。设备驱动模型是一种通用的抽象框架,用于描述操作系统如何管理硬件设备。这里我们将介绍设备驱动模型中的四个关键概念:总线、设备、驱动和类。

简介


设备驱动是计算机系统中的重要组成部分,它们允许操作系统与硬件交互。设备驱动模型是一种通用的抽象框架,用于描述操作系统如何管理硬件设备。这里我们将介绍设备驱动模型中的四个关键概念:总线、设备、驱动和类。

总线


在计算机系统中,总线是指多个设备之间传输数据的路径。总线通常由硬件实现,透明地向上层软件提供数据传输服务。在驱动程序中,总线是一个重要的概念,因为它是硬件设备和操作系统之间通信的中介。 在 Linux 系统中,每个总线都对应一个总线类型,比如 PCI 总线、USB 总线等。总线类型有关的信息存储在系统中的总线类型信息结构体中,可以通过/sys/bus目录下的文件和驱动程序中的函数访问。

设备


设备是硬件设备的抽象表示。每个设备都有一个设备名称和一组功能。设备名称是设备驱动程序通过与硬件交互获得的,而设备功能是设备驱动程序需要使用的,是由操作系统指定的。 在 Linux 系统中,每个设备都由一个设备树形结构来描述,设备树中的节点包括设备的名称、类型、物理地址等信息。设备驱动程序可以使用/sys/devices目录下的文件和函数来访问设备树。

驱动


驱动程序是操作系统中连接设备和应用程序的接口。驱动程序必须实现设备与总线之间的交互,并向上层应用程序提供统一的接口。驱动程序也需要实现各种各样的设备特定的功能和命令,以便应用程序可以直接与设备进行交互。 在 Linux 系统中,驱动程序是内核模块,可以通过lsmod命令查看已加载的驱动程序。驱动程序需要实现驱动程序接口,这些接口是标准的Linux系统接口,实现了一组通用的设备驱动程序函数。


类是一组相似设备的集合,它们可以由同一种驱动程序来管理。在 Linux 系统中,每个设备都属于一个类。类具有标准属性和方法,可以用来管理同类设备的驱动程序行为。 在 Linux 系统中,类通常对应着一个驱动程序模板,即每个类都有一组设备属性和方法。设备驱动程序可以通过/sys/class目录下的文件和函数来访问类。类提供了一种更高层次的硬件抽象,使驱动程序编写变得更加方便和模块化。

分类


在 Linux 中,设备驱动程序可以使用两种模型之一来表示设备:字符设备模型和块设备模型。这些驱动程序实现了与物理设备通信并处理所有的设备 I/O。


设备驱动模型旨在提供一个通用的设备驱动架构,使开发人员能够编写可重用的设备驱动程序。该模型将不同类型的设备驱动程序分为三类:字符设备驱动程序、块设备驱动程序和网络设备驱动程序。


以下是每个分类的详细信息:

字符设备驱动程序


字符设备驱动程序通过专用的字符设备文件(例如/dev/ttyS0)向用户空间公开一个设备,这些设备用于处理流式数据,例如串行端口、键盘和鼠标等。设备文件将相应的读/写系统调用转换为驱动程序中实现的读/写函数调用,从而实现设备 I/O。字符设备驱动程序通常采用基于中断的 I/O 模型,这意味着当 I/O 操作在设备上完成时,驱动程序会收到中断。

块设备驱动程序


块设备驱动程序通过块设备文件(例如/dev/sdb)向用户空间公开一个设备,这些设备用于处理块数据,例如硬盘上的文件系统。块设备驱动程序的 I/O 模型通常是基于队列的,这意味着当用户空间请求 I/O 操作时,驱动程序会将操作添加到队列中,并在设备就绪时依次扫描队列并完成操作。

网络设备驱动程序


网络设备驱动程序向用户空间公开网络接口,以便在网络上传输数据。这些驱动程序处理包的收发,以及其他与网络通信相关的操作,例如设置网络接口的 IP 地址等。


在 Linux 中,设备驱动程序使用模块添加到内核。设备驱动程序通常由硬件供应商或开发者编写,并由 Linux 社区维护和合并到内核中。c245e37f4ea23227294fc0857fd9d65.png

相关文章
|
2月前
|
Shell Linux
Linux shell编程学习笔记30:打造彩色的选项菜单
Linux shell编程学习笔记30:打造彩色的选项菜单
|
3月前
|
缓存 安全 Linux
Linux 五种IO模型
Linux 五种IO模型
|
21天前
|
并行计算 Ubuntu Linux
Ubuntu学习笔记(三):Linux下操作指令大全
Ubuntu学习笔记,介绍了Linux操作系统中常用的命令和操作,如文件管理、系统信息查看、软件安装等。
39 3
|
2月前
|
Shell Linux
Linux shell编程学习笔记82:w命令——一览无余
Linux shell编程学习笔记82:w命令——一览无余
|
27天前
|
Linux 开发工具 Docker
各个类linux服务器安装docker教程
各个类linux服务器安装docker教程
51 0
|
3月前
|
Java Linux API
Linux设备驱动开发详解2
Linux设备驱动开发详解
41 6
|
3月前
|
消息中间件 算法 Unix
Linux设备驱动开发详解1
Linux设备驱动开发详解
47 5
|
3月前
|
Ubuntu NoSQL Linux
Linux内核和驱动
Linux内核和驱动
26 2
|
2月前
|
Linux API
Linux里的高精度时间计时器(HPET)驱动 【ChatGPT】
Linux里的高精度时间计时器(HPET)驱动 【ChatGPT】
|
10天前
|
运维 安全 Linux
Linux中传输文件文件夹的10个scp命令
【10月更文挑战第18天】本文详细介绍了10种利用scp命令在Linux系统中进行文件传输的方法,涵盖基础文件传输、使用密钥认证、复制整个目录、从远程主机复制文件、同时传输多个文件和目录、保持文件权限、跨多台远程主机传输、指定端口及显示传输进度等场景,旨在帮助用户在不同情况下高效安全地完成文件传输任务。
90 5