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Linux驱动开发(1.基础创建)

news 来源：原创 2025/8/27 2:16:53

序言：从高层逻辑到底层硬件的回归

在当今的软件开发中，我们习惯于用高级语言构建抽象层——通过框架、库和云服务快速实现功能。这种“软逻辑”的便利性让开发效率倍增，却也逐渐模糊了我们对计算机本质的认知：一切代码终将落地为硬件行为。

Bjarne Stroustrup（C++之父）曾言：“The Web is a flea on the tail of the dog called IT.”（万维网不过是信息技术狗尾巴上的一只跳蚤）。这句话深刻揭示了技术表象与底层根基的关系。

回想DOS时代，从盘符加载到命令执行，每一步都直击硬件本质；而如今的一键开机背后，是无数硬件信号、固件协议和驱动程序的精密协作。理解底层，不是为了复古，而是为了在高层抽象失效时，仍能掌控全局。

设备驱动程序——连接软硬件的桥梁

1.1 什么是设备驱动？

设备驱动是操作系统的“硬件翻译官”，它完成两件事：

机制（Mechanism）：将硬件操作（如寄存器读写、中断处理）封装为统一接口。
策略（Policy）：由上层决定如何使用这些接口（如权限管理、数据调度）。

示例：

键盘驱动（机制）提供按键扫描码，窗口管理器（策略）决定如何响应快捷键（如Ctrl+C）。
GPU驱动（机制）实现图形渲染，桌面环境（策略）管理窗口布局。

1.2 为什么需要学习驱动开发？

突破技术黑箱：理解从代码到硬件的完整链路（如printf如何点亮屏幕像素）。
解决实际问题：定制硬件支持（如为嵌入式设备编写专用驱动）。
职业竞争力：内核开发、IoT、自动驾驶等领域对底层能力要求极高。

1.3 设备驱动的分类

类型	特点	典型设备	用户接口示例
字符设备	按字节流访问，支持`read()`/`write()`	键盘、串口	`/dev/ttyS0`
块设备	按数据块访问，用于存储设备	硬盘、SSD	`/dev/sda`
网络接口	处理数据包，无文件节点	网卡、虚拟隧道	`eth0`、`wlan0`

1.4 从零编写一个驱动模块

代码示例：最简单的内核模块

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>// 模块加载时执行
static int __init my_driver_init(void) {printk(KERN_INFO "Driver loaded: Hello, Kernel!\n");  // 内核日志输出return 0;
}// 模块卸载时执行
static void __exit my_driver_exit(void) {printk(KERN_INFO "Driver unloaded: Goodbye, Kernel!\n");
}// 注册模块入口/出口
module_init(my_driver_init);
module_exit(my_driver_exit);// 模块元信息
MODULE_LICENSE("GPL");              // 开源协议
MODULE_AUTHOR("Your Name");         // 作者
MODULE_DESCRIPTION("A Minimal Driver"); // 描述

操作步骤：

使用vim创建一个my_driver.c文件

编写 Makefile：

obj-m += my_driver.o
all:make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules
clean:make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

编译并加载模块：

make                # 编译
sudo insmod my_driver.ko   # 加载模块
dmesg | tail -n 2   # 查看内核日志输出
sudo rmmod my_driver      # 卸载模块

当加载模块后通过dmesg可以看见我们驱动运行时打印的信息。

现在自己也在学习Linux驱动开发中也欢迎各位同学和大佬跟我交流~