姓名：薛紹宏? ? ?學(xué)號：19020100016? ? 學(xué)院：電子工程學(xué)院
【嵌牛導(dǎo)讀】本文介紹了嵌入式Linux驅(qū)動程序開發(fā)的一些概念和方法
【嵌牛鼻子】嵌入式Linux驅(qū)動程序開發(fā)
【嵌牛提問】嵌入式Linux驅(qū)動程序開發(fā)有哪些基本概念和方法
【嵌牛正文】
系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序之間的接口属划，設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機器硬件之間的接口。設(shè)備驅(qū)動程序為應(yīng)用程序屏蔽了硬件的細節(jié)防楷，這樣在應(yīng)用程序看來，硬件設(shè)備只是一個設(shè)備文件酵使，應(yīng)用程序可以象操作普通文件一樣對硬件設(shè)備進行操作称鳞。設(shè)備驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分。
Linux將設(shè)備主要分成兩大類：一類是塊設(shè)備吹缔，類似磁盤以記錄塊或扇區(qū)為單位，成塊進行輸入/輸出的設(shè)備豪嚎；另一類是字符設(shè)備搔驼，類似鍵盤以字符為單位，逐個進行輸入/輸出的設(shè)備侈询。網(wǎng)路設(shè)備是介于塊設(shè)備和字符設(shè)備之間的一種特殊設(shè)備舌涨。
塊設(shè)備接口僅支持面向塊的I/O操作，所有I/O操作都通過在內(nèi)核地址空間中的I/O緩沖區(qū)進行妄荔，它可以支持隨機存取的功能泼菌。文件系統(tǒng)通常都建立在塊設(shè)備上。
字符設(shè)備接口支持面向字符的I/O操作啦租，由于它們不經(jīng)過系統(tǒng)的快速緩存，所以它們負責(zé)管理自己的緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)荒揣。字符設(shè)備接口只支持順序存取的功能篷角，一般不能進行任意長度的I/O請求，而是限制I/O請求的長度必須是設(shè)備要求的基本塊長的倍數(shù)系任。
設(shè)備驅(qū)動程序?qū)嶋H是處理和操作硬件控制器的軟件恳蹲，從本質(zhì)上講，是內(nèi)核中具有最高特權(quán)級的俩滥、駐留內(nèi)存的嘉蕾、可共享的底層硬件處理例程。驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分霜旧，是操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件設(shè)備的直接接口错忱，驅(qū)動程序屏蔽了硬件的細節(jié)，完成以下功能：
對設(shè)備初始化和釋放挂据；
對設(shè)備進行管理以清，包括實時參數(shù)設(shè)置，以及提供對設(shè)備的操作接口崎逃；
讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)或者回送應(yīng)用程序請求的數(shù)據(jù)掷倔；
檢測和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯誤。
Linux操作系統(tǒng)將所有的設(shè)備全部看成文件个绍，并通過文件的操作界面進行操作勒葱。對用戶程序而言，設(shè)備驅(qū)動程序隱藏了設(shè)備的具體細節(jié)巴柿，對各種不同設(shè)備提供了一致的接口凛虽，一般來說，是把設(shè)備映射為一個特殊的設(shè)備文件篮洁，用戶程序可以像對其他文件一樣對此設(shè)備文件進行操作涩维。這意味著：
由于每一個設(shè)備至少由文件系統(tǒng)的一個文件代表，因而都有一個“文件名”。
應(yīng)用程序通惩卟可以通過系統(tǒng)調(diào)用open()打開設(shè)備文件蜗侈，建立起與目標設(shè)備的連接。
打開了代表著目標設(shè)備的文件睡蟋，即建立起與設(shè)備的連接后踏幻，可以通過read()、write()戳杀、ioctl()等常規(guī)的文件操作對目標設(shè)備進行操作该面。
設(shè)備文件的屬性由三部分信息組成：第一部分是文件的類型，第二部分是一個主設(shè)備號信卡，第三部分是一個次設(shè)備號隔缀。其中類型和主設(shè)備號結(jié)合在一起惟一地確定了設(shè)備文件驅(qū)動程序及其界面，而次設(shè)備號則說明目標設(shè)備是同類設(shè)備中的第幾個傍菇。
由于Linux 中將設(shè)備當(dāng)做文件處理猾瘸，所以對設(shè)備進行操作的調(diào)用格式與對文件的操作類似，主要包括open()丢习、read()牵触、write()、ioctl()咐低、close()等揽思。應(yīng)用程序發(fā)出系統(tǒng)調(diào)用命令后，會從用戶態(tài)轉(zhuǎn)到核心態(tài)见擦，通過內(nèi)核將open()這樣的系統(tǒng)調(diào)用轉(zhuǎn)換成對物理設(shè)備的操作钉汗。
處理器與外設(shè)之間傳輸數(shù)據(jù)的控制方式通常有3種：查詢方式、中斷方式和直接內(nèi)存存任巍（DMA）方式儡湾。
設(shè)備驅(qū)動程序通過設(shè)備的I/O端口空間，以及存儲器空間完成數(shù)據(jù)的交換执俩。例如徐钠，網(wǎng)卡一般將自己的內(nèi)部寄存器映射為設(shè)備的I/O端口，而顯示卡則利用大量的存儲器空間作為視頻信息的存儲空間役首。利用這些地址空間尝丐，驅(qū)動程序可以向外設(shè)發(fā)送指定的操作指令。通常來講衡奥，由于外設(shè)的操作耗時較長爹袁，因此，當(dāng)處理器實際執(zhí)行了操作指令之后矮固，驅(qū)動程序可采用查詢方式等待外設(shè)完成操作失息。
查詢方式白白浪費了大量的處理器時間譬淳，而中斷方式才是多任務(wù)操作系統(tǒng)中最有效利用處理器的方式。當(dāng)CPU進行主程序操作時盹兢，外設(shè)的數(shù)據(jù)已存入端口的數(shù)據(jù)輸入寄存器邻梆，或端口的數(shù)據(jù)輸出寄存器已空，此時由外設(shè)通過接口電路向CPU發(fā)出中斷請求信號绎秒。CPU在滿足一定條件下浦妄，暫停執(zhí)行當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)入執(zhí)行相應(yīng)能夠進行輸入/輸出操作的子程序见芹，待輸入/輸出操作執(zhí)行完畢之后剂娄，CPU再返回并繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的主程序。這樣玄呛，CPU就避免了把大量時間耗費在等待阅懦、查詢外設(shè)狀態(tài)的操作上，使其工作效率得以大大提高把鉴。中斷方式的原理示意圖如圖6.1所示故黑。
利用中斷，系統(tǒng)和設(shè)備之間可以通過設(shè)備驅(qū)動程序傳送數(shù)據(jù)庭砍，但是，當(dāng)傳送的數(shù)據(jù)量很大時混埠，因為中斷處理上的延遲怠缸，利用中斷方式的效率會大大降低。而直接內(nèi)存訪問（DMA）可以解決這一問題钳宪。DMA可允許設(shè)備和系統(tǒng)內(nèi)存間在沒有處理器參與的情況下傳輸大量數(shù)據(jù)揭北。設(shè)備驅(qū)動程序在利用DMA之前，需要選擇DMA通道并定義相關(guān)寄存器吏颖，以及數(shù)據(jù)的傳輸方向搔体，即讀取或?qū)懭耄缓髮⒃O(shè)備設(shè)定為利用該DMA通道傳輸數(shù)據(jù)半醉。設(shè)備完成設(shè)置之后疚俱，可以立即利用該DMA通道在設(shè)備和系統(tǒng)的內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)，傳輸完畢后產(chǎn)生中斷以便通知驅(qū)動程序進行后續(xù)處理缩多。在利用DMA進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r呆奕，處理器仍然可以繼續(xù)執(zhí)行指令。
設(shè)備驅(qū)動程序流程圖
在系統(tǒng)內(nèi)部衬吆，I/O設(shè)備的存取通過一組固定的入口點來進行梁钾，入口點也可以理解為設(shè)備的句柄，就是對設(shè)備進行操作的基本函數(shù)逊抡。字符型設(shè)備驅(qū)動程序提供如下幾個入口點：
open入口點姆泻。打開設(shè)備準備I/O操作。對字符設(shè)備文件進行打開操作，都會調(diào)用設(shè)備的open入口點拇勃。open子程序必須對將要進行的I/O操作做好必要的準備工作四苇，如清除緩沖區(qū)等。如果設(shè)備是獨占的潜秋，即同一時刻只能有一個程序訪問此設(shè)備蛔琅，則open子程序必須設(shè)置一些標志以表示設(shè)備處于忙狀態(tài)。
close入口點峻呛。關(guān)閉一個設(shè)備罗售。當(dāng)最后一次使用設(shè)備完成后，調(diào)用close子程序钩述。獨占設(shè)備必須標記設(shè)備方可再次使用寨躁。
read入口點。從設(shè)備上讀數(shù)據(jù)牙勘。對于有緩沖區(qū)的I/O操作职恳，一般是從緩沖區(qū)里讀數(shù)據(jù)。對字符設(shè)備文件進行讀操作將調(diào)用read子程序方面。
write入口點放钦。往設(shè)備上寫數(shù)據(jù)。對于有緩沖區(qū)的I/O操作恭金，一般是把數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)里操禀。對字符設(shè)備文件進行寫操作將調(diào)用write子程序。
ioctl入口點横腿。執(zhí)行讀颓屑、寫之外的操作。
select入口點耿焊。檢查設(shè)備揪惦，看數(shù)據(jù)是否可讀或設(shè)備是否可用于寫數(shù)據(jù)。select系統(tǒng)調(diào)用在檢查與設(shè)備文件相關(guān)的文件描述符時使用select入口點罗侯。
3.1. file_operations結(jié)構(gòu)體
struct file_operations {
structmodule *owner;
loff_t(*llseek) (struct file *, loff_t, int);
ssize_t(*read) (struct file *, char *, size_t, loff_t *);
ssize_t(*write) (struct file *, const char *, size_t, loff_t *);
int(*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
unsignedint (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
int(*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
int (*mmap)(struct file *, struct vm_area_struct *);
int (*open)(struct inode *, struct file *);
int(*flush) (struct file *);
int(*release) (struct inode *, struct file *);
int(*fsync) (struct file *, struct dentry *, int datasync);
int(*fasync) (int, struct file *, int);
int (*lock)(struct file *, int, struct file_lock *);
ssize_t(*readv) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t *);
ssize_t(*writev) (struct file *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t *);
ssize_t(*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
unsignedlong (*get_unmapped_area)(
struct file*,
unsignedlong,
unsignedlong,
unsignedlong,
unsignedlong
);
};
lseek器腋，移動文件指針的位置，只能用于可以隨機存取的設(shè)備歇父。
read蒂培，進行讀操作，buf為存放讀取結(jié)果的緩沖區(qū)榜苫，count為所要讀取的數(shù)據(jù)長度护戳。
write，進行寫操作垂睬，與read類似媳荒。
select抗悍，進行選擇操作。
ioctl钳枕，進行讀缴渊、寫以外的其他操作。
mmap鱼炒，用于把設(shè)備的內(nèi)容映射到地址空間衔沼，一般只有塊設(shè)備驅(qū)動程序使用。
open昔瞧，打開設(shè)備進行I/O操作指蚁。返回0表示成功，返回負數(shù)表示失敗自晰。
release凝化，即close操作
3.2.inode{}和file{}結(jié)構(gòu)體
inode數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體提供關(guān)于特別設(shè)備文件的信息。file結(jié)構(gòu)體主要是與文件系統(tǒng)對應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序使用酬荞。
struct file主要用于與文件系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序搓劫，可提供關(guān)于被打開的文件的信息，定義如下：
struct file {
struct list_head f_list;
struct dentry *f_dentry;
struct vfsmount*f_vfsmnt;
struct file_operations *f_op;
atomic_t f_count;
unsigned int f_flags;
mode_t f_mode;
loff_t f_pos;
unsigned long f_reada,f_ramax, f_raend, f_ralen, f_rawin;
struct fown_struct f_owner;
unsigned int f_uid,f_gid;
int f_error;
unsigned long f_version;
/* needed for tty driver, and maybe others */
void *private_data;
/* preallocated helper kiobuf to speedup O_DIRECT */
struct kiobuf *f_iobuf;
long f_iobuf_lock;
};
在用戶自己的驅(qū)動程序中混巧，首先要根據(jù)驅(qū)動程序的功能枪向，完成file_operations結(jié)構(gòu)中函數(shù)的實現(xiàn)。不需要的函數(shù)接口可以直接在file_operations結(jié)構(gòu)中初始化為NULL咧党。file_operations中的變量會在驅(qū)動程序初始化時遣疯，注冊到系統(tǒng)內(nèi)部。每個進程對設(shè)備的操作凿傅，都會根據(jù)主次設(shè)備號，轉(zhuǎn)換成對file_operations結(jié)構(gòu)的訪問数苫。
設(shè)備的驅(qū)動程序在加載的時候首先需要調(diào)用入口函數(shù)init_module()聪舒，該函數(shù)最重要的一個工作就是向內(nèi)核注冊該設(shè)備，對于字符設(shè)備調(diào)用register_chrdev()完成注冊虐急。register_chrdev 的定義為：int register_chrdev(unsignedint major, const char *name, struct file_ operations *fops);
其中箱残，major是為設(shè)備驅(qū)動程序向系統(tǒng)申請的主設(shè)備號，如果為0止吁，則系統(tǒng)為此驅(qū)動程序動態(tài)分配一個主設(shè)備號被辑。name是設(shè)備名，fops是對各個調(diào)用的入口點說明敬惦。此函數(shù)返回0時表示成功盼理；返回-EINVAL，表示申請的主設(shè)備號非法俄删，主要原因是主設(shè)備號大于系統(tǒng)所允許的最大設(shè)備號宏怔；返回-EBUSY奏路，表示所申請的主設(shè)備號正在被其他設(shè)備程序使用。如果動態(tài)分配主設(shè)備號成功臊诊，此函數(shù)將返回所分配的主設(shè)備號鸽粉。如果register_chrdev()操作成功，設(shè)備名就會出現(xiàn)在/proc/dvices文件中抓艳。
Linux在/dev目錄中為每個設(shè)備建立一個文件触机，用ls –l命令列出函數(shù)返回值，若小于0玷或，則表示注冊失斃苁住；返回0或者大于0的值表示注冊成功庐椒。注冊以后椒舵，Linux將設(shè)備名與主、次設(shè)備號聯(lián)系起來约谈。當(dāng)有對此設(shè)備名的訪問時笔宿，Linux通過請求訪問的設(shè)備名得到主、次設(shè)備號棱诱，然后把此訪問分發(fā)到對應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動泼橘，設(shè)備驅(qū)動再根據(jù)次設(shè)備號調(diào)用不同的函數(shù)。
當(dāng)設(shè)備驅(qū)動模塊從Linux內(nèi)核中卸載迈勋，對應(yīng)的主設(shè)備號必須被釋放炬灭。字符設(shè)備在cleanup_module()函數(shù)中調(diào)用unregister_chrdev()來完成設(shè)備的注銷。unregister_chrdev()的定義為：int unregister_chrdev(unsignedint major, const char *name);
此函數(shù)的參數(shù)為主設(shè)備號major和設(shè)備名name靡菇。Linux內(nèi)核把name和major在內(nèi)核注冊的名稱對比重归，如果不相等，卸載失敗厦凤，并返回-EINVAL鼻吮；如果major大于最大的設(shè)備號，也返回-EINVAL较鼓。
包括設(shè)備注冊在內(nèi)椎木，設(shè)備驅(qū)動的初始化函數(shù)主要完成的功能是有以下5項。
（1）對驅(qū)動程序管理的硬件進行必要的初始化博烂。
對硬件寄存器進行設(shè)置香椎。比如，設(shè)置中斷掩碼禽篱，設(shè)置串口的工作方式畜伐、并口的數(shù)據(jù)方向等。
（2）初始化設(shè)備驅(qū)動相關(guān)的參數(shù)谆级。
一般說來烤礁，每個設(shè)備都要定義一個設(shè)備變量讼积，用以保存設(shè)備相關(guān)的參數(shù)。在這一步驟里對設(shè)備變量中的項進行初始化脚仔。
（3）在內(nèi)核注冊設(shè)備勤众。
調(diào)用register_chrdev()函數(shù)來注冊設(shè)備。
（4）注冊中斷鲤脏。
如果設(shè)備需要IRQ支持们颜，則要使用request_irq()函數(shù)注冊中斷。
（5）其他初始化工作猎醇。
初始化部分一般還負責(zé)給設(shè)備驅(qū)動程序申請包括內(nèi)存窥突、時鐘、I/O端口等在內(nèi)的系統(tǒng)資源硫嘶，這些資源也可以在open子程序或者其他地方申請阻问。這些資源不用時，應(yīng)該釋放沦疾，以利于資源的共享称近。
若驅(qū)動程序是內(nèi)核的一部分，初始化函數(shù)則要按如下方式聲明：
int __init chr_driver_init(void);
其中__init是必不可少的哮塞，在系統(tǒng)啟動時會由內(nèi)核調(diào)用chr_driver_init刨秆，完成驅(qū)動程序的初始化。
當(dāng)驅(qū)動程序是以模塊的形式編寫時忆畅，則要按照如下方式聲明：
int init_module(void)
當(dāng)運行后面介紹的insmod命令插入模塊時衡未，會調(diào)用init_module函數(shù)完成初始化工作。
設(shè)備驅(qū)動程序通過調(diào)用request_irq函數(shù)來申請中斷家凯，通過free_irq來釋放中斷缓醋。它們在linux/sched.h中的定義如下：
int request_irq(
unsigned int irq,
void (*handler)(int irq,void dev_id,structpt_regs *regs),
unsigned long flags,
const char *device,
void *dev_id
);
void free_irq(unsigned int irq, void*dev_id);
通常從request_irq函數(shù)返回的值為0時，表示申請成功绊诲；負值表示出現(xiàn)錯誤改衩。
irq表示所要申請的硬件中斷號。
handler為向系統(tǒng)登記的中斷處理子程序驯镊，中斷產(chǎn)生時由系統(tǒng)來調(diào)用，調(diào)用時所帶參數(shù)irq為中斷號竭鞍，dev_id為申請時告訴系統(tǒng)的設(shè)備標識板惑，regs為中斷發(fā)生時寄存器內(nèi)容。
device為設(shè)備名偎快，將會出現(xiàn)在/proc/interrupts文件里冯乘。
flag是申請時的選項，它決定中斷處理程序的一些特性晒夹，其中最重要的是決定中斷處理程序是快速處理程序（flag里設(shè)置了SA_INTERRUPT）還是慢速處理程序（不設(shè)置SA_INTERRUPT）裆馒。
下面的代碼將在SBC-2410X的Linux中注冊外部中斷2姊氓。
eint_irq = IRQ_EINT2;
set_external_irq (eint_irq, EXT_FALLING_EDGE,GPIO_PULLUP_DIS);
ret_val =request_irq(eint_irq,eint2_handler, “S3C2410Xeint2”,0);
if(ret_val < 0){
return ret_val;
}
用來打開和關(guān)閉中斷的函數(shù)如下：
#define cli() _asm_ _volatile_("cli"::)
#define sli() _asm_ _volatile_("sli"::) 。
由于嵌入式設(shè)備由于硬件種類非常豐富喷好，在默認的內(nèi)核發(fā)布版中不一定包括所有驅(qū)動程序翔横。所以進行嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)，很大的工作量是為各種設(shè)備編寫驅(qū)動程序梗搅。除非系統(tǒng)不使用操作系統(tǒng)禾唁，程序直接操縱硬件。嵌入式Linux系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)與普通Linux開發(fā)沒有區(qū)別无切〉炊蹋可以在硬件生產(chǎn)廠家或者Internet上尋找驅(qū)動程序，也可以根據(jù)相近的硬件驅(qū)動程序來改寫哆键，這樣可以加快開發(fā)速度掘托。實現(xiàn)一個嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動的大致流程如下。
（1）查看原理圖籍嘹，理解設(shè)備的工作原理闪盔。一般嵌入式處理器的生產(chǎn)商提供參考電路，也可以根據(jù)需要自行設(shè)計噩峦。
（2）定義設(shè)備號锭沟。設(shè)備由一個主設(shè)備號和一個次設(shè)備號來標識。主設(shè)備號惟一標識了設(shè)備類型识补，即設(shè)備驅(qū)動程序類型乓诽，它是塊設(shè)備表或字符設(shè)備表中設(shè)備表項的索引。次設(shè)備號僅由設(shè)備驅(qū)動程序解釋瘾敢，區(qū)分被一個設(shè)備驅(qū)動控制下的某個獨立的設(shè)備救赐。
（3）實現(xiàn)初始化函數(shù)。在驅(qū)動程序中實現(xiàn)驅(qū)動的注冊和卸載切油。
（4）設(shè)計所要實現(xiàn)的文件操作蝙斜，定義file_operations結(jié)構(gòu)。
（5）實現(xiàn)所需的文件操作調(diào)用澎胡，如read孕荠、write等。
（6）實現(xiàn)中斷服務(wù)攻谁，并用request_irq向內(nèi)核注冊稚伍，中斷并不是每個設(shè)備驅(qū)動所必需的。
（7）編譯該驅(qū)動程序到內(nèi)核中戚宦，或者用insmod命令加載模塊个曙。
（8）測試該設(shè)備，編寫應(yīng)用程序受楼，對驅(qū)動程序進行測試垦搬。
7.設(shè)備驅(qū)動開發(fā)的基本函數(shù)
無論驅(qū)動程序多么復(fù)雜呼寸，歸根結(jié)底，無非還是向某個端口或者某個寄存器位賦值猴贰，這個值只能是0或1对雪。接收值的就是I/O口。與中斷和內(nèi)存不同糟趾，使用一個沒有申請的I/O端口不會使處理器產(chǎn)生異常慌植，也就不會導(dǎo)致諸如“segmentationfault”一類的錯誤發(fā)生。由于任何進程都可以訪問任何一個I/O端口义郑，此時系統(tǒng)無法保證對I/O端口的操作不會發(fā)生沖突蝶柿，甚至因此而使系統(tǒng)崩潰。因此非驮，在使用I/O端口前交汤，也應(yīng)該檢查此I/O端口是否已有別的程序在使用，若沒有劫笙，再把此端口標記為正在使用芙扎，在使用完以后釋放它。
這樣需要用到如下幾個函數(shù)：
int check_region(unsigned int from,unsigned int extent);
void request_region(unsigned int from,unsigned int extent,const char *name);
void release_region(unsigned int from, unsignedint extent);
調(diào)用這些函數(shù)時的參數(shù)為：
from表示所申請的I/O端口的起始地址填大；
extent為所要申請的從from開始的端口數(shù)戒洼；
name為設(shè)備名，將會出現(xiàn)在/proc/ioports文件里允华；
check_region返回0表示I/O端口空閑圈浇，否則為正在被使用。
在申請了I/O端口之后靴寂，可以借助asm/io.h中的如下幾個函數(shù)來訪問I/O端口：
inline unsigned int inb(unsigned shortport);
inline unsigned int inb_p(unsigned shortport);
inline void outb(char value, unsigned shortport);
inline void outb_p(charvalue,unsigned short port);
其中inb_p和outb_p插入了一定的延時以適應(yīng)某些低速的I/O端口磷蜀。
在設(shè)備驅(qū)動程序中，一般都需要用到計時機制百炬。在Linux系統(tǒng)中褐隆，時鐘是由系統(tǒng)接管的，設(shè)備驅(qū)動程序可以向系統(tǒng)申請時鐘剖踊。與時鐘有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用有：
#include <asm/param.h>
#include <linux/timer.h>
void add_timer(struct timer_list * timer);
int del_timer(struct timer_list * timer);
inline void init_timer(struct timer_list *timer);
struct timer_list的定義為：
struct timer_list {
struct timer_list *next;
struct timer_list *prev;
unsigned long expires;
unsigned long data;
void (*function)(unsigned long d);
};
其中庶弃，expires是要執(zhí)行function的時間。系統(tǒng)核心有一個全局變量jiffies表示當(dāng)前時間德澈，一般在調(diào)用add_timer時jiffies=JIFFIES+num虫埂，表示在num個系統(tǒng)最小時間間隔后執(zhí)行function函數(shù)。系統(tǒng)最小時間間隔與所用的硬件平臺有關(guān)圃验，在核心里定義了常數(shù)HZ表示一秒內(nèi)最小時間間隔的數(shù)目，則num*HZ表示num秒缝呕。系統(tǒng)計時到預(yù)定時間就調(diào)用function澳窑，并把此子程序從定時隊列里刪除斧散，可見，如果想要每隔一定時間間隔執(zhí)行一次的話摊聋，就必須在function里再一次調(diào)用add_timer鸡捐。function的參數(shù)d即為timer里面的data項。
作為系統(tǒng)核心的一部分麻裁，設(shè)備驅(qū)動程序在申請和釋放內(nèi)存時不是調(diào)用malloc和free箍镜，而代之以調(diào)用kmalloc和kfree，它們在linux/kernel.h中被定義為：
void * kmalloc(unsigned int len, intpriority);
void kfree(void * obj);
參數(shù)len為希望申請的字節(jié)數(shù)煎源，obj為要釋放的內(nèi)存指針色迂。priority為分配內(nèi)存操作的優(yōu)先級，即在沒有足夠空閑內(nèi)存時如何操作手销，一般由取值GFP_KERNEL解決即可歇僧。
在用戶程序調(diào)用read、write時锋拖，因為進程的運行狀態(tài)由用戶態(tài)變?yōu)楹诵膽B(tài)诈悍，地址空間也變?yōu)楹诵牡刂房臻g。由于read兽埃、write中參數(shù)buf是指向用戶程序的私有地址空間的侥钳，所以不能直接訪問，必須通過下面兩個系統(tǒng)函數(shù)來訪問用戶程序的私有地址空間柄错。
#include <asm/segment.h>
void memcpy_fromfs(void * to,const void *from,unsigned long n);
void memcpy_tofs(void * to,const void *from,unsigned long n);
memcpy_fromfs由用戶程序地址空間往核心地址空間復(fù)制舷夺，memcpy_tofs則反之。參數(shù)to為復(fù)制的目的指針鄙陡，from為源指針冕房，n為要復(fù)制的字節(jié)數(shù)。
在設(shè)備驅(qū)動程序里趁矾，可以調(diào)用printk來打印一些調(diào)試信息耙册，printk的用法與printf類似。printk打印的信息不僅出現(xiàn)在屏幕上毫捣，同時還記錄在文件syslog里详拙。
雖然模塊作為內(nèi)核的一部分，但并未被編譯到內(nèi)核中蔓同，它們被分別編譯和鏈接成目標文件饶辙。Linux中模塊可以用C語言編寫，用gcc命令編譯成模塊*.o斑粱，在命令行里加上-c的參數(shù)和“-D__KERNEL__-DMODULE”參數(shù)弃揽。然后用depmod -a 使此模塊成為可加載模塊。模塊用insmod命令加載，用rmmod命令來卸載矿微，這兩個命令分別調(diào)用init_module()和cleanup_ module()函數(shù)痕慢，還可以用lsmod命令來查看所有已加載的模塊的狀態(tài)。
insmod命令可將編譯好的模塊調(diào)入內(nèi)存涌矢。內(nèi)核模塊與系統(tǒng)中其他程序一樣是已鏈接的目標文件掖举，但不同的是它們被鏈接成可重定位映像。insmod將執(zhí)行一個特權(quán)級系統(tǒng)調(diào)用get_kernel_sysms()函數(shù)以找到內(nèi)核的輸出內(nèi)容娜庇，insmod修改模塊對內(nèi)核符號的引用后塔次，將再次使用特權(quán)級系統(tǒng)調(diào)用create_module()函數(shù)來申請足夠的物理內(nèi)存空間，以保存新的模塊名秀。內(nèi)核將為其分配一個新的module結(jié)構(gòu)励负，以及足夠的內(nèi)核內(nèi)存，并將新模塊添加在內(nèi)核模塊鏈表的尾部泰偿，然后將新模塊標記為uninitialized熄守。
利用rmmod命令可以卸載模塊。如果內(nèi)核中還在使用此模塊耗跛，這個模塊就不能被卸載裕照。原因是如果設(shè)備文件正被一個進程打開就卸載還在使用的內(nèi)核模塊，并導(dǎo)致對內(nèi)核模塊的讀/寫函數(shù)所在內(nèi)存區(qū)域的調(diào)用调塌。如果幸運晋南，沒有其他代碼被加載到那個內(nèi)存區(qū)域，將得到一個錯誤提示羔砾；否則负间，另一個內(nèi)核模塊被加載到同一區(qū)域，這就意味著程序跳到內(nèi)核中另一個函數(shù)的中間姜凄，結(jié)果是不可預(yù)見的政溃。
