主次设备号：字符设备通过字符设备文件来存取。
设备号作用：主设备号用来标识与设备文件相连的驱动程序。次编号被驱动程序用来辨别操作的
是哪个设备。
** 主设备号用来反映设备类型**
**次设备号用来区分同类型的设备**
分配主设备号：Linux内核如何给设备分配主设备号?
可以采用静态申请，动态分配两种方法
静态申请，方法：
1、根据Documentation/devices.txt，确定一个没有使用的主设备号
2、使用register_chrdev_region 函数注册设备号
int register_chrdev_region(dev_t from, unsignedcount, const char *name)
动态分配，方法：
使用alloc_chrdev_region 分配设备号
int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, unsignedbaseminor, unsigned count,const char *name)
注销设备号：void unregister_chrdev_region(dev_t from,unsigned count)
创建设备文件，2种方法：
1. 使用mknod 命令手工创建
2. 自动创建
手工创建，mknod 用法：
mknod filename type major minor
重要结构：
在Linux字符设备驱动程序设计中，有3种非常重要的数据结构：
Struct file，Struct inode，Struct file_operations
Struct File：代表一个打开的文件
重要成员：loff_t f_pos /*文件读写位置*/
struct file_operations *f_op
Struct Inode：用来记录文件的物理上的信息。
重要成员：dev_t i_rdev：设备号
Struct file_operations：一个函数指针的集合，定义能在设备上进行的操作。结构中的成员指向驱
动中的函数, 这些函数实现一个特别的操作, 对于不支持的操作保留为NULL。
设备注册：
字符设备的注册可分为如下3个步骤：
1. 分配cdev
2. 初始化cdev
3. 添加cdev
设备注册（分配）：struct cdev *cdev_alloc(void)
设备注册（初始化）：void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
设备注册（添加）：int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
设备操作：
1、int (*open)(struct inode *, struct file *)在设备文件上的第一个操作，并不要求驱动程序一定要实现这个方法。如果该项为NULL，设备的打开操作永远成功。
2、void (*release)(struct inode *, struct file *) 当设备文件被关闭时调用这个操作。与open相
仿，release也可以没有。
3、ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *)从设备中读取数据。
4、ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *)向设备发送数据。
5、 unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *)对应select系统调用
6、 int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long)控制设备
7、int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *)将设备映射到进程虚拟地址空间中。
8、off_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int)修改文件的当前读写位置，并将新位置作为返回值。
Open方法：
Open方法是驱动程序用来为以后的操作完成初始化准备工作的。在大部分驱动程序
中，open完成如下工作：初始化设备。
标明次设备号。
Release方法：
Release方法的作用正好与open相反。这个设备方法有时也称为close，它应该：关闭设备。
读和写：内核提供了专门的函数用于访问用户空间的指针，例如：
int copy_from_user(void *to, const void __user *from, int n)
int copy_to_user(void __user *to, const void *from, int n)
设备注消：int cdev_del(struct cdev *p)
5-1-3（驱动调试技术）
打印调试：应用程序中合适的点调用printf。当调试内核代码的时候，可以用printk完成类似任务。
5-1-4（简单字符设备驱动实例分析）
5-1-5（并发控制）
并发与竞态: 并发：多个执行单元同时被执行。
竞态：并发的执行单元对共享资源（硬件资源和软件上的全局变量等）的访问导致的竞争状态
处理并发的常用技术：加锁或者互斥，即确保在任何时间只有一个执行单元可以操作共享资源。在Linux内核中主要通过semaphore机制和spin_lock机制实现。
信号量：
1、定义与初始化的工作可由如下宏一步完成：
DECLARE_MUTEX(name)：定义一个信号量name，并初始化它的值为1。
DECLARE_MUTEX_LOCKED(name)：定义一个信号量name，但把它的初始值设置为0，即锁在创建时就处在已锁状态。
2、获取信号量
void down(struct semaphore * sem)
int down_interruptible(struct semaphore * sem)
down_killable(struct semaphore *sem)
3、释放信号量
void up(struct semaphore * sem) sem加1
自旋锁：
自旋锁最多只能被一个可执行单元持有。
1、spin_lock_init(x)该宏用于初始化自旋锁x，自旋锁在使用前必须先初始化。
2、spin_lock(lock)获取自旋锁lock，如果成功，立即获得锁，并马上返回，否则它将一直自旋在那里，直到该自旋锁的保持者释放
3、spin_trylock(lock)试图获取自旋锁lock，如果能立即获得锁，并返回真，否则立即返回假。它不会一直等待被释放。
4、spin_unlock(lock)释放自旋锁lock，它与spin_trylock或spin_lock配对使用。
信号量PK自旋锁：
信号量可能允许有多个持有者，而自旋锁在任何时候只能允许一个持有者。
信号量适合于保持时间较长的情况；而自旋锁适合于保持时间非常短的情况。
*第2天 linux高级字符设备驱动程序
5-2-1（Ioctl设备控制）
功能：大部分驱动除了需要具备读写设备的能力外,还需要具备对硬件控制的能力。例如,要求设备报告错误信息,改变波特率,这些操作常常通过ioctl方法来实现。
用户使用方法：使用ioctl 系统调用来控制设备，原型如下:
int ioctl(int fd,unsigned long cmd,...)
驱动ioctl方法：int (*ioctl)(struct inode *inode,struct file *filp,unsigned int cmd,unsigned long arg)
如何实现Ioctl方法?步骤:
1. 定义命令
2. 实现命令
定义命令：
ioctl 命令编码被划分为几个位段，include/asm/ioctl.h中定义了这些位字段：类型（幻数），序号，传送方向，参数的大小。
Ioctl函数的实现包括如下3个技术环节:
1. 返回值：Ioctl函数的实现通常是根据命令执行的一个switch语句
2. 参数使用：如果是一个整数，可以直接使用，如果是指针，我们必须确保这个用户地址是有效的
3. 命令操作：
5-2-2（内核等待队列）
等待队列： 在Linux驱动程序设计中，可以使用等待队列来实现进程的阻塞，等待队列可看作保存进程的容器，在阻塞进程时，将进程放入等待队列，当唤醒进程时，从等待等列中取出进程。
1、定义并初始化等待队列：DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(my_queue)
2、有条件睡眠：wait_event(queue,condition)
wait_event_interruptible(queue,condition)
int wait_event_killable(wait_queue_t queue, condition)
3、从等待队列中唤醒进程：wake_up(wait_queue_t *q)
wake_up_interruptible(wait_queue_t *q)
5-2-3（阻塞型字符设备驱动）
阻塞方式：在阻塞型驱动程序中，Read实现方式如下：如果进程调用read，但设备没有数据或
数据不足，进程阻塞。当新数据到达后，唤醒被阻塞进程。
在阻塞型驱动程序中，Write实现方式如下：如果进程调用了write，但设备没有足够的空
间供其写入数据，进程阻塞。当设备中的数据被读走后，缓冲区中空出部分空间，则唤醒进程。
非阻塞方式：阻塞方式是文件读写操作的默认方式，但应用程序员可通过使用O_NONBLOCK
标志来人为的设置读写操作为非阻塞方式。
如果设置了O_NONBLOCK标志，read和write的行为是不同的。如果进程在没
有数据就绪时调用了read，或者在缓冲区没有空间时调用了write，系统只是简单地返回-EAGAIN，而不会阻塞进程。
5-2-4（poll设备方法）
Select系统调用（功能）：Select系统调用用于多路监控，当没有一个文件满足要求时，select将阻塞调用进程。
int select(int maxfd, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fe_set *exceptfds, const struct timeval *timeout)
Select系统调用（使用方法）：
1. 将要监控的文件添加到文件描述符集
2. 调用Select开始监控
3. 判断文件是否发生变化
Poll方法：
应用程序常常使用select系统调用,它可能会阻塞进程。这个调用由驱动的poll 方法实现，原型为:
unsigned int (*poll)(struct file *filp,poll_table *wait)
Poll设备方法负责完成:
1. 使用poll_wait将等待队列添加到poll_table中。
2. 返回描述设备是否可读或可写的掩码。
5-2-5（自动创建设备文件）
创建设备文件的方法：
利用udev(mdev)来实现设备文件的自动创建很简单，在驱动初始化的代码里调用class_create为该设备创建一个class，再为每个设备调用device_create创建对应的设备。
例：struct class *myclass = class_create(THIS_MODULE,“my_device_driver”);
device_create(myclass, NULL, MKDEV(major_num, 0), NULL,“my_device”);
当驱动被加载时，udev( mdev )就会自动在/dev下创建my_device设备文件。
*第3天 LINUX硬件设备访问
5-3-1（mmap设备方法）
mmap系统调用(功能)：void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags ,int fd , off_t offset )
内存映射函数mmap, 负责把文件内容映射到进程的虚拟内存空间, 通过对这段内存的读取和修改，来实现对文件的读取和修改,而不需要再调用read，write等操作。
解除映射：int munmap(void *start,size_t length)
虚拟内存区域：虚拟内存区域是进程的虚拟地址空间中的一个同质区间，即具有同样特性的连续地址范围。
mmap设备操作：映射一个设备是指把用户空间的一段地址关联到设备内存上。当程序读写这段用户空间的地址时，它实际上是在访问设备。
mmap设备方法所需要做的就是建立虚拟地址到物理地址的页表。
int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *)
mmap如何完成页表的建立？
方法有二：
1、使用remap_pfn_range一次建立所有页表;
2、使用nopage VMA方法每次建立一个页表。
5-3-2（硬件访问）
寄存器与内存的区别在哪里呢?
寄存器和RAM 的主要不同在于寄存器操作有副作用（side effect 或边际效果）:读取某个地址时可能导致该地址内容发生变化。
IO端口:当一个寄存器或内存位于IO空间时，称其为IO端口。
IO内存:当一个寄存器或内存位于内存空间时，称其为IO内存。
操作I/O端口：对I/O端口的操作需按如下步骤完成:
1. 申请
2. 访问
3. 释放
映射I/O内存：在访问I/O内存之前, 必须进行物理地址到虚拟地址的映射，ioremap 函数具有此功能:
void *ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size)
I/O内存不再需要使用时应当释放,步骤如下:
1. void iounmap(void * addr)
2. void release_mem_region(unsigned longstart, unsigned long len)
5-3-3 混杂设备
在Linux系统中，存在一类字符设备，它们共享一个主设备号（10），但次设备号不同，我们称这类设备为混杂设备(miscdevice)。
设备描述：struct miscdevice
设备注册：int misc_register(struct miscdevice * misc)
5-3-4（LED驱动程序）
*第4天
5-4-1（总线）
Sysfs文件系统：sysfs 被看成是与proc同类别的文件系统。sysfs 把连接在系统上的设备和总线组织成分级的文件，使其从用户空间可以访问到。
Sysfs 被加载在/sys/ 目录下，子目录包括如下。
Block：在系统中发现的每个块设备在该。
Bus：在内核中注册的每条总线在该目录下对应一个子目录, 如：ide pci scsi usb pcmcia
其中每个总线目录内又包含两个子目录：devices 和drivers ，devices目录包含了在整个系统中发现的属于该总线类型的设备，drivers目录包含了注册到该总线的所有驱动。
Class：将设备按照功能进行的分类，如/sys/class/net目录下包含了所有网络接口。
Devices：包含系统所有的设备。
Kernel:内核中的配置参数
Module:系统中所有模块的信息
Firmware：系统中的固件
Fs: 描述系统中的文件系统
Power:系统中电源选项
Kobject 实现了基本的面向对象管理机制，是构成Linux2.6设备模型的核心结构。
热插拔事件：在Linux系统中，当系统配置发生变化时,如:添加kset到系统；移动kobject, 一个通知会
从内核空间发送到用户空间,这就是热插拔事件。
5-4-2（设备）
设备模型元素：总线、驱动、设备
总线：总线是处理器和设备之间的通道，在设备模型中, 所有的设备都通过总线相连, 甚至是
内部的虚拟“platform”总线。在Linux 设备模型中, 总线由bus_type 结构表示。
总线的注册使用：bus_register(struct bus_type * bus)
总线的删除使用：void bus_unregister(struct bus_type *bus)
总线方法：int (*match)(struct device * dev, struct device_driver * drv)
当一个新设备或者驱动被添加到这个总线时，该方法被调用。
总线方法：int (*uevent)(struct device *dev, char **envp, int num_envp,char *buffer, int buffer_size)
在为用户空间产生热插拔事件之前，这个方法允许总线添加环境变量。
总线属性：总线属性由结构bus_attribute 描述
创建属性：int bus_create_file(struct bus_type *bus,struct bus_attribute *attr)
删除属性：void bus_remove_file(struct bus_type*bus, struct bus_attribute *attr)
设备描述：Linux 系统中的每个设备由一个struct device 描述
设备注册：int device_register(struct device *dev)
注销设备：void device_unregister(struct device *dev)
**一条总线也是个设备，也必须按设备注册**
设备属性：设备属性由struct device_attribute 描述
创建属性：int device_create_file(struct device *device, struct device_attribute * entry)
删除属性：void device_remove_file(struct device *dev, struct device_attribute * attr)
5-4-3（驱动）
驱动描述：驱动程序由struct device_driver 描述。
注册驱动：int driver_register(struct device_driver *drv)
注销驱动：void driver_unregister(struct device_driver *drv)
驱动属性：驱动的属性使用struct driver_attribute 来描述
创建属性： int driver_create_file(struct device_driver * drv,struct driver_attribute * attr)
删除属性：void driver_remove_file(struct device_driver * drv, struct driver_attribute * attr)
5-4-4（platform驱动）
Platform总线：Platform总线是linux2.6内核加入的一种虚拟总线。
由两部分组成：platform_device和platform_driver。
Platform总线设备本身的资源注册进内核，由内核统一管理，提高了程序的可移植性。
通过platform机制开发底层设备驱动的流程：定义platform_device
注册platform_device
定义platform_driver
注册platform_driver
平台设备描述：平台设备使用Struct Platform_device来描述
分配使用：struct platform_device*platform_device_alloc(const char *name, int id)
注册平台设备:int platform_device_add(struct platform_device *pdev)
设备资源：平台设备资源使用struct resource来描述
获取资源：struct resource *platform_get_resource(struct platform_device*dev, unsigned int type, unsigned int num)
平台驱动描述：平台驱动使用struct platform_driver 描述
平台驱动注册使用函数：int platform_driver_register(struct platform_driver *)
5-4-5（中断处理程序）
为什么需要中断?
1.外设的处理速度一般慢于CPU
2.CPU不能一直等待外部事件所以设备必须有一种方法来通知CPU它的工作进度，这种方法就是中断。
中断实现，在Linux驱动程序中,为设备实现一个中断包含两个步骤:
1.向内核注册中断
2.实现中断处理函数
中断注册：
request_irq用于实现中断的注册功能：
int request_irq(unsigned int irq,void (*handler)(int, void*, structpt_regs *),unsigned long flags,
const char *devname,void *dev_id)
快速/慢速中断：这两种类型的中断处理程序的主要区别在于：快速中断保证中断处理的原子性(不被打断)，而慢速中断则不保证。
共享中断：共享中断就是将不同的设备挂到同一个中断信号线上。Linux对共享的支持主要是为PCI 设备服务。
共享中断也是通过request_irq函数来注册的，但有三个特别之处：
1.申请共享中断时，必须在flags参数中指定IRQF_SHARED位
2. dev_id参数必须是唯一的。
3.共享中断的处理程序中，不能使用disable_irq(unsigned int irq)。
中断处理程序：特别之处在于中断处理程序是在中断上下文中运行的，它的行为受到某些限制:
1.不能向用户空间发送或接受数据
2.不能使用可能引起阻塞的函数
3.不能使用可能引起调度的函数
释放中断：void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)
5-4-6（按键驱动）
*第5天
5-5-1（网卡驱动程序设计）
5-5-2（CS8900A网卡驱动程序分析）
5-5-3（输入子系统）
设备描述：在Linux内核中，input设备用input_dev结构体描述，使用input子系统实现输入设备驱动的时候，驱动的核心工作是向系统报告按键、触摸屏、键盘、鼠标等输入事件（event，通过input_event结构体描述），不再需要关心文件操作接口，因为input子系统已经完成了文件操作接口。
注册输入设备的函数为：int input_register_device(struct input_dev *dev)
注销输入设备的函数为：void input_unregister_device(struct input_dev *dev)
驱动实现-事件支持：设备驱动通过set_bit()告诉input子系统它支持哪些事件，如下所示：
set_bit(EV_KEY, button_dev.evbit)
5-5-4（触摸屏驱动程序）
*第6天
5-6-1（PCI总线）.avi
5-6-2（PCI驱动程序设计）.avi
5-6-3（串口驱动程序）.avi
*第6阶段（深入专题与项目实战）
H.264远程视频监控系统
MP3嵌入式播放器
USB驱动程序专题
