學習Unix系統中設備驅動程序的方法

火星人 @ 2014-03-12 , reply:0


  

在Unix系統里,對用戶程序而言,設備驅動程序隱藏了設備的具體細節,對各種不同設備提供了一致的介面,一般來說是把設備映射為一個特殊的設備文件,用戶程序可以象對其它文件一樣對此設備文件進行操作。

Unix系統對硬體設備支持兩個標準介面:塊特別設備文件和字元特別設備文件,通過塊(字元)特別設備文件存取的設備稱為塊(字元)設備或具有塊(字元)設備介面。塊設備介面僅支持面向塊的I/O操作,所有I/O操作都通過在內核地址空間中的I/O緩衝區進行,它可以支持幾乎任意長度和任意位置上的I/O請求,即提供隨機存取的功能。

字元設備介面支持面向字元的I/O操作,它不經過Unix系統的快速緩存,所以它們負責管理自己的緩衝區結構。字元設備介面只支持順序存取的功能,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備要求的基本塊長的倍數。

顯然,本程序所驅動的串列卡只能提供順序存取的功能,屬於是字元設備,因此後面的討論在兩種設備有所區別時都只涉及字元型設備介面。設備由一個主設備號和一個次設備號標識。主設備號唯一標識了設備類型,即設備驅動程序類型,它是塊設備表或字元設備表中設備表項的索引。次設備號僅由設備驅動程序解釋,一般用於識別在若干可能的硬體設備中,I/O請求所涉及到的那個設備。

設備驅動程序可以分為三個主要組成部分:

(1) 自動配置和初始化子程序,負責檢測所要驅動的硬體設備是否存在和是否能正常工作。如果該設備正常,則對這個設備及其相關的、設備驅動程序需要的軟體狀態進行初始化。這部分驅動程序僅在初始化的時候被調用一次。

(2) 服務於I/O請求的子程序,又稱為驅動程序的上半部分。調用這部分是由於Unix系統調用的結果。這部分程序在執行的時候,系統仍認為是和進行調用的進程屬於同一個進程,只是由用戶態變成了核心態,具有進行此Unix系統調用的用戶程序的運行環境,因此可以在其中調用sleep()等與進程運行環境有關的函數。

(3) 中斷服務子程序,又稱為驅動程序的下半部分。在Unix系統中,並不是直接從中斷向量表中調用設備驅動程序的中斷服務子程序,而是由Unix系統來接收硬體中斷,再由Unix系統調用中斷服務子程序。

中斷可以產生在任何一個進程運行的時候,因此在中斷服務程序被調用的時候,不能依賴於任何進程的狀態,也就不能調用任何與進程運行環境有關的函數。因為設備驅動程序一般支持同一類型的若干設備,所以一般在Unix系統調用中斷服務子程序的時候,都帶有一個或多個參數,以唯一標識請求服務的設備。





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