學習Unix系統(tǒng)中設備驅(qū)動程序的方法
在Unix系統(tǒng)里，對用戶程序而言，設備驅(qū)動程序隱藏了設備的具體細節(jié)，對各種不同設備提供了一致的接口，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(tǒng)對硬件設備支持兩個標準接口：塊特別設備文件和字符特別設備文件，通過塊（字符）特別設備文件存取的設備稱為塊（字符）設備或具有塊（字符）設備接口。塊設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，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。
字符設備接口支持面向字符的I/O操作，它不經(jīng)過Unix系統(tǒng)的快速緩存，所以它們負責管理自己的緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)。字符設備接口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(shù)。
顯然，本程序所驅(qū)動的串行卡只能提供順序存取的功能，屬于是字符設備，因此后面的討論在兩種設備有所區(qū)別時都只涉及字符型設備接口。設備由一個主設備號和一個次設備號標識。主設備號***標識了設備類型，即設備驅(qū)動程序類型，它是塊設備表或字符設備表中設備表項的索引。次設備號僅由設備驅(qū)動程序解釋，一般用于識別在若干可能的硬件設備中，I/O請求所涉及到的那個設備。
設備驅(qū)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(qū)動的硬件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(guān)的、設備驅(qū)動程序需要的軟件狀態(tài)進行初始化。這部分驅(qū)動程序僅在初始化的時候被調(diào)用一次。
(2) 服務于I/O請求的子程序，又稱為驅(qū)動程序的上半部分。調(diào)用這部分是由于Unix系統(tǒng)調(diào)用的結(jié)果。這部分程序在執(zhí)行的時候，系統(tǒng)仍認為是和進行調(diào)用的進程屬于同一個進程，只是由用戶態(tài)變成了核心態(tài)，具有進行此Unix系統(tǒng)調(diào)用的用戶程序的運行環(huán)境，因此可以在其中調(diào)用sleep()等與進程運行環(huán)境有關(guān)的函數(shù)。
(3) 中斷服務子程序，又稱為驅(qū)動程序的下半部分。在Unix系統(tǒng)中，并不是直接從中斷向量表中調(diào)用設備驅(qū)動程序的中斷服務子程序，而是由Unix系統(tǒng)來接收硬件中斷，再由Unix系統(tǒng)調(diào)用中斷服務子程序。
中斷可以產(chǎn)生在任何一個進程運行的時候，因此在中斷服務程序被調(diào)用的時候，不能依賴于任何進程的狀態(tài)，也就不能調(diào)用任何與進程運行環(huán)境有關(guān)的函數(shù)。因為設備驅(qū)動程序一般支持同一類型的若干設備，所以一般在Unix系統(tǒng)調(diào)用中斷服務子程序的時候，都帶有一個或多個參數(shù)，以***標識請求服務的設備。
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