編譯和運行
驅動編譯要用到kernel的Makefile文件 — — 也就是源碼樹的編譯系統。因此，源碼需要被配置和編譯，以ubuntu自帶的源碼為例：
編譯外部模塊(.ko)的編譯命令是：
make -C <path_to_kernel_src> M=mak**e−C<pathtokernelsrc>M=PWD
也就是進入到kernel目錄，利用kbuild系統來編譯驅動文件。obj-m 告訴編譯系統需要編譯成一個module(.ko)，foo.o表明需要源文件是foo.c或者foo.S，如果驅動模塊包含多個文件(如: foo_main.c, foo_common.c)，寫法如下：
kbuild將編譯$(foo-y)列出的所有文件，合並產生 foo.ko
在編譯期間，模塊的Makefile會被kbuild多次讀取，因此建議使用$(KERNELRELEASE)來區分Makefile的使用階段，優化后的Makefile如下：
第一次運行make的時侯，$(KERNELRELEASE) 為空，因此，Makefile的 'else' 內容首先被讀取，然后，執行 *‘make -C .....’*， 執行過程中，會回讀Makefile文件，這次， 'ifneq' 條件滿足，兩次走不同的路徑，編譯系統配置不同的變量參數。
如果，不使用 $(KERNELRELEASE) 區分的話，每次編譯系統都會設置所有的變量和規則，可能會與kernel的Makefile變量或者規則沖突，因此，建議在(KERNELRELEASE)為空的情況下，配置driver專用的變量和規則，除了使用(KERNELRELEASE)為空的情況下，配置drive**r專用的變量和規則，除了使用(KERNELRELEASE)外，kernel還提供了一些其它的做法，
更多的kernel 編譯系統信息，請參考kernel源碼下的 “Documentation/kbuild/”
驅動模塊運行相關命令
- insmod foo.ko —— 加載driver 到kernel去運行。
- rmmod foo —— 從kernel 移除driver.
- lsmod —— 查看當前kernel 運行的模塊。
字符設備
字符設備驅動實際上就是實現一個文件接口，讓設備文件可以像一個普通文件那樣來訪問，這樣應用程序就可以使用libc庫的'文件IO API(open/write/read/close 系列函數)' 來訪問驅動程序，與驅動交換數據，因此，它的核心就是實現文件系統的接口 －－ 文件操作。
程序入口
宏內核與微內核的一個最大區別就是驅動程序的運行空間。微內核系統，驅動程序作為一個應用程序，運行在用戶空間，它的入口就是應用程序的‘main’函數。 Linux作為一個宏內核系統，它的驅動程序與內核是一體的，運行在內核空間，它的入口是 ‘module_init’，‘module_exit’則是對應的退出函數，它們一定是成對出現的。
foo_init 執行了最基本的字符設備操作：使用 cdev_add 添加一個 'cdev'到字符設備列表(其實是一個map結構)， 這樣就把foo這個字符設備托付給kernel進行管理了，當應用程序操作相應的設備文件時，kernel能調度到foo驅動程序。
foo_exit 一定要使用 cdev_del 從列表里面刪除設備，不然，當kernel從列表里面查找到 cdev時，返回的將是“過時”的指針，使用它來 callback相應操作時，就會出現空指針異常，導致kernel會掛掉。切記！foo_init 和 foo_exit 一定要成對使用，執行相反的操作。
bug 實例：
- foo_exit 不執行 cdev_del 函數。
- insmod foo.ko －－ OK。
- 應用程序對設備文件讀寫 －－ OK。
- rmmod foo －－ OK。
- insmod foo.ko －－ OK。
- 應用程序對設備文件讀寫 －－ core dump。
‘rmmod foo’時，會調用 foo_exit，但是，程序員忘了執行 cdev_del 函數，導致 foo.cdev 的指針沒有被刪除而變成了一個空指針，它仍然在字符設備列表里面。 當第二次插入foo.ko后， 讀寫該設備時，Kernel找的是舊的 foo.cdev 空指針，用它調用相應的文件操作時，就發生了空指針的 core dump 錯誤。
文件操作
setup_dev： 注冊當前的設備的文件操作函數，當應用程序操作設備文件時，調用到對應的驅動函數。與用戶空間交換數據，copy_from/to_user，這兩個函數返回0表示函數執行成功。
- copy_from_user: 把用戶寫入的數據copy驅動數據buf保存起來。
- copy_to_user： copy驅動數據buf到 用戶讀取數據的buf。
應用程序與字符驅動的交互流程
- 創建設備文件 －－ sudo mknod /dev/foodev c 500 0
- 修改設備文件權限 －－ sudo chmod 766 /dev/foodev
- 應用程序使用open函數打開設備文件。
- kernel根據文件類型(字符設備文件)找到字符設備列表，並根據設備號(Major, Minor)，找到對應的設備驅動模塊。
- 調用設備驅動的open函數 foo_open 。
- 應用程序調用 read/write函數來讀寫設備文件。
- 驅動調用 foo_read/write並使用copy_from/to_user來交換數據。
常見問題
Q: 讀寫設備文件時，write或者 read函數返回0，不能讀寫數據 ?
A: 這類設備文件讀寫失敗問題，很有可能是權限問題，確認下文件讀寫權限，其次是數據是否符合驅動的要求。
塊設備
塊設備指的是存儲設備，塊設備驅動就是存儲驅動如：HD，SSD。Linux 用 Block 子系統對它們進行管理，把應用層的IO讀寫請求，轉變為Request ，傳給相應的會設備驅動。驅動流程比較簡單：
register_blkdev → alloc_disk → 處理request
Q: 文件系統與Block子系統的關系？
A: Block子系統主要是提供最底層的數據讀寫，也就是raw io，文件系統使用它進行ＩＯ操作。
注冊
注冊塊設備(主設備號)
注冊設備(MAJOR,MINOR)
添加磁盤
這個磁盤會出現在 /dev 目錄下面， 本例是 /dev/frd0,用戶可以對設備文件進行格式化，分區等磁盤相關的操作。如： ‘mkfs.ext2 /dev/frd0’， ‘mount /dev/frd0 /mnt’。
初始化請求隊列
處理設備請求
kernel 提供了一些宏來幫助遍歷請求列表。對請求的處理策略，就是Block驅動最核心最精華的部分，開發者得根據設備的物理特性來提高訪問效率，解決並發擁堵等問題。
fr_queue_rq()* －－ ‘請求隊列’*處理函數，在初始化請求隊列時設置，Loop處理每個請求：
*fr_transfer()* －－ 物理設備讀寫數據,根據請求的上下文內容(context)，進行底層數據傳輸，這里就是最底層的IO通訊了，驅動根據物理設備的接口協議來進行數據的讀寫。
塊設備驅動測試
執行上面命令后，frd_data_r 和 frd_data_w的內容應該是一樣的。
以上就是良許教程網為各位朋友分享的Linux 設備驅動開發實例。
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