Linux内核和驱动程序开发

在Linux系统的使用和开发中linux 开发驱动，内核和驱动程序是更重要的部分. 驱动程序的开发与系统编程相似，并且使用了内核功能. 驱动程序开发的困难在于对诸如协议总线（处理诸如Makefile之类的文件）之类的概念的理解，并且通常遵循设备驱动程序模型（例程）.

①内核的主要功能: 进程管理和通信（创建进程，fifo，管道，共享内存...），内存管理，文件系统（ext2 / 3/4，fat，yaffs），网络通信（IPv4） ，IPv6）linux 开发驱动，GPRS ...）等.

②驱动程序是一个模块，可以静态（动态）编译到内核中[添加和删除内核功能]，由对象代码组成的硬件操作接口

参考书: “深度实践嵌入式Linux系统迁移”查看源代码-如果您不理解，请阅读“ Linux Kernel Quest”“ Linux驱动程序开发简介和实战”（第二版）-USB驱动程序

“深入分析Linux内核和设备驱动程序”

我了解迁移步骤: 工具链设置（环境变量配置），驱动程序迁移，makefile和其他文件修改，编译，内核配置选项

源代码分析贯穿于整个过程，多线程设计/并发控制，互斥与同步

0. 了解（内核启动过程的u-boot移植和编译）；

熟练（内核修改，移植驱动程序）；精通（uboot设备驱动程序相关的总线设备中断，积累和深入->全面的新重要功能，快速掌握要点->内核黑客）

1. 了解内核设计的原理和目标

2. 了解数据结构和算法

3. 学习方法: 代码（过程）笔记->复习材料，实验问题->解决方案，总结复习

4. 编写驱动程序的注意事项

5. 移植规则摘要

6. 面试要求: 字符设备注册功能中断

0. 什么是好的操作系统（深度学习，自主学习）

OS: 多任务处理（中断+计时器），软件和硬件分离，出色的用户体验，快速存储（碎片管理算法）

设备管理驱动程序

1. 内核分为基础层（工作队列tasklet信号自旋锁）[突出显示内核API概念]和应用程序层（文件系统设备驱动程序网络）[突出显示关键体系结构和加深理解的典型示例]

2. 内核体系结构（块/字符设备总线文件系统VFS层）

内核实现（）

学习的主要内容: 文件系统的概念和操作程序->将特定的设备连接到总线，然后再连接到驱动器->文件系统读写内核通用块层，并结合一些小程序的实际实现（内核块设备系统的/ O路径仿真）

[文件系统的VFS体系结构]

驱动程序设计要求（区分逻辑的重要性，多用途判断）: 稳定，高效和可靠[Linux源代码和硬件知识理解]，要移植的复杂驱动程序: USB（由制造商提供）Nand LCD；

基本要求: ①GNUC结构直接分配（不同于ANSI C，不能使用C库，没有浮点数（缺少用户级存储器保护））②硬件基础（熟悉的芯片手动接口常用设备SRAM Flash UART） IIC USB等；最好能够设计电路）③精通内核源代码（数据结构和算法）④多任务程序设计自旋锁，互斥锁和信号灯等.

驱动程序模板: 1.头文件init退出作者信息（__init修改后的初始化函数仅执行一次，初始化后释放，并且修改后的代码存储在.init.text中）

2.Makefile: 请参阅linux-2.6.35.7-gec-v3.0-gt110 \ Documentation \ kbuild \ modules.c中第50-100行的描述

1. （驱动程序）使用寄存器如何检测设备的链接状态如何在文件系统中使用屏障I / O同步和异步I / O之间的区别

2. （内核）zImage已导出以共享，无法看到

3. 升级新驱动程序的注意事项: 优化内存IO性能，这可能会导致问题: 不稳定

6.18内核编程模块小白（微信）的详细说明

1. 输出内核版本和CPU版本，重新初始化系统时钟

2. 使用S3C2410 / S3C2440（ARM9 2004）串口初始化代码初始化串口，您可以知道软件和硬件也可以迭代更新

3. 找到了u-boot传递给内核的命令行参数

4. 初始化内存系统（虚拟地址），（网络），实时时钟，LCD和其他驱动程序，Nand和SPI，其他设备驱动程序（其中许多与USB设备相关）

5. 挂载根文件系统并进入shell命令环境

1. 交叉编译Makefile修改，检查是否存在“ .config”文件（使用make menuconfig命令配置和裁剪内核，将生成退出）make -j 4 //四线程编译->成功标志: zImage准备就绪（拱/ arm / boot / down）

2. 下载并启动内核tftp 0x30008000 zImage; bootm 0x30008000（打印内核zImage-uImage）

内核Turing系列sylixOS操作系统（J 15）-vxworks

Linux必须在支持MMU的情况下运行（与ucos的纯物理地址不同），MPU才能运行（全部具有MMU，而没有单芯片计算机）

某些高端STM32可以运行（m7 m4高端）内存保护单元（也可以使用mclinux）

MMU地址翻译机构

已编译程序的入口地址相同（虚拟地址），不会被覆盖-> MMU查找未使用的物理内存

使用内核模块的优势: 紧凑而灵活，无需重新编程Scope，并且静态链接等同于目标代码

缺点: 缺乏性能和内存利用率（符号表维护，模块间依赖项维护）-如果使用不当会崩溃

[第一点是在源树中有相应的头文件和函数实现. 没有源代码树，您将在哪里称呼它？ （在PC上进行编译时，内核具有导出符号，并且系统中存在头文件，因此您可以引用内核提供的接口，但是只能编译内核可以加载的模块您的PC版本）. 其次，内核模块将记录版本号. 需要记录版本号的原因是，在不同的内核版本之间，这些接口和调用可能完全不同，因此必须确保您的代码与特定的内核相对应，以便编译的模块可以（且仅）请将其加载到运行此内核版本的Linux系统中，否则非常简单的异常将导致内核崩溃，或者根本无法编译您的代码（接口名称已更改）. 我上面说的是编译模块的情况. 当然，如果将模块直接编译到内核中，那么不用说了. 没有内核源代码，就无法编译内核. ]

1. 修改源代码led_drv.c和makefile

2. 输入驱动程序目录并进行创建（前提: 内核已成功编译）

3. 将生成的.ko复制到开发板上，并加载insmod（lsmod以查看当前模块）[remmod卸载原始rmmod led_drv]

4. 设备文件创建

手动: mknod / dev / led_drv c 238 0

自动:

copy_to_user

copy_from_user

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设备驱动程序分类（dev目录）->开发板查看设备和权限ls -l;确保有一个设备文件（可以打开打开）

*块设备（以b-kb [block]为单位）-主要是存储设备（n和SD u盘硬盘）

tty控制输入（站）主要/次要设备号（模拟进程ID）

重要: 网络设备（使用/无设备文件的无线网卡插槽编程）

usb-wifi输入子设备

移植问题的收集修改体系结构以使用交叉编译器./configure以启用共享库的共享

0. 定义字符设备结构cdev

1. 申请（dynamic.alloc_chrdev_region / static.MKDEV.register_chrdev_region）设备号2. 定义文件操作集file_operations并初始化（函数是函数指针重定向）. [dev_t无符号32位整数设备号: main +次；计算申请的辅助设备的数量（相同主设备号下的应用程序，串行端口示例）] 2.1初始化cdev结构. cdev_init 3.将字符设备注册到内核. cdev_add 4.自动创建设备文件（4.1手动创建/ dev / Next mknod命令以创建4.2自动）

32位（31-20主（不同的硬件类型: uart i2c spi））19-0倍（相同硬件类型下的不同硬件实体）[uart0 uart1 ...]组成）

应用程序功能: MKDEV

注册: register_chrdev_region

*周立功的写作过程

（首先了解原理，框架和官方SDK）

注意事项[在汇编功能堆栈中运行C之前必须先初始化内存

uboot推荐的工具链4.4.1对应于uboot迁移文档的内存修改

首先在ubuntu下更改网卡，声卡MMU进行虚拟物理转换

处于不同阶段的主要任务: BL0活跃起来

BL1（与外界通信）中断堆栈存储器CPU初始化开始. S（smdk.h）扩展类设置全部用C表示；

BL2串口网卡其他外设初始化

[将内存0x20000000映射到0x30000000到广东嵌入的含义

2. 在内核之外，内存甚至超过了地址的256M间隔时间

start_armboot扩展]

1. 内核运行步骤可以参考uboot运行步骤

2. 文件系统存储方面: 图像算法的差异

视频服务器分区-64K（分发管理节点更少，服务器速度提高了，并且节省了内存资源）

3. 存储交换技术-虚拟内存（长时间未使用的数据被移至硬盘）

4. uboot的主要变化: 设备启动位置，如何添加驱动程序进行引导

1. 内存范围（内核空间0xc0000000-ffffffff）用户空间（用户模式0-bf）

虚拟地址: 隔离进程以提高内存安全性

它是修改CPU频率以提高系统的运行速度. CPU内，但是实际上没有多少CPU可以达到300个，因此不要盲目地设置高FSB. 一般设置范围约为100-250. 用户正在设置“耐心等待”，并将其增加一点. 最好使用1MHz作为步进，并提高一点，以防一次过高而导致系统无法正常使用甚至CPU损坏！ （通过界面软件进行设置）

GDT: 系统中唯一存储段寄存器（段描述符）内容的数组，该数组与程序协作以在保护模式下执行段寻址.

GDT是一种用于在保护模式下管理段描述符的数据结构，它对操作系统本身的操作以及管理和调度过程具有重要意义.

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