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linux内核如何调用驱动

admin
Linux
2025-07-29
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nux内核通过设备模型和总线结构调用驱动，使用字符设备、块设备或网络设备接口，

Linux操作系统中,内核调用驱动程序的过程涉及多个层次和步骤，以下是详细的解释：

加载驱动模块

当系统启动或设备插入时,内核需要加载相应的驱动程序，驱动程序通常以模块的形式存在，可以通过以下方式加载：

静态编译：在编译内核时，将驱动程序直接编译进内核镜像中，这种方式适用于核心设备驱动，但缺乏灵活性。
动态加载：使用modprobe或insmod命令动态加载驱动模块。modprobe会自动解决依赖关系，而insmod则仅加载指定的模块。

# 使用modprobe加载驱动
sudo modprobe <driver_name>
# 或者使用insmod手动加载
sudo insmod /path/to/driver.ko

驱动初始化

加载驱动模块后,内核会执行驱动的初始化函数，通常是module_init()宏定义的函数，这个函数负责：

注册驱动程序与特定设备的关联。
分配必要的资源,如内存、I/O端口等。
初始化设备的数据结构。

static int __init my_driver_init(void) {
    // 注册驱动
    if (register_chrdev(MAJOR_NUM, "my_driver", &fops) < 0) {
        printk(KERN_ALERT "Failed to register character device
");
        return -1;
    }
    printk(KERN_INFO "My driver initialized
");
    return 0;
}
module_init(my_driver_init);

设备注册与识别

驱动程序通过注册字符设备、块设备或网络设备等方式，使内核能够识别并与之交互，以字符设备为例：

linux内核如何调用驱动第1张

分配主设备号：每个字符设备需要一个唯一的主设备号。
设置文件操作结构体：定义设备的文件操作接口，如open, read, write等。
注册设备：通过register_chrdev函数将设备注册到内核。

struct file_operations fops = {
    .owner = THIS_MODULE,
    .read = device_read,
    .write = device_write,
    .open = device_open,
    .release = device_release,
};
int result = register_chrdev(MAJOR_NUM, "my_device", &fops);
if (result < 0) {
    printk(KERN_WARNING "Cannot register device
");
}

设备节点创建

注册设备后,内核会在/dev目录下创建相应的设备节点，用户空间的应用程序可以通过这些节点与驱动程序通信，字符设备通常会在/dev下生成类似/dev/my_device的节点。

用户空间与内核空间通信

应用程序通过系统调用（如open, read, write）与设备节点交互，这些调用最终由内核转发到相应的驱动程序处理，当应用程序调用read时，内核会调用驱动中实现的read函数。

中断处理与数据传输

对于需要处理硬件中断的设备,驱动程序需要注册中断处理程序，当硬件触发中断时，内核会调用驱动中的中断处理函数，进行数据处理或状态更新。

irqreturn_t irq_handler(int irq, void dev_id) {
    // 处理中断
    return IRQ_HANDLED;
}
int result = request_irq(IRQ_NUMBER, irq_handler, IRQF_SHARED, "my_irq_handler", dev_id);
if (result < 0) {
    printk(KERN_WARNING "Cannot register IRQ
");
}

驱动卸载与清理

当驱动模块被卸载时,内核会调用驱动的退出函数，通常是module_exit()宏定义的函数，这个函数负责：

释放之前分配的资源。
注销设备和中断。
清理数据结构。

static void __exit my_driver_exit(void) {
    unregister_chrdev(MAJOR_NUM, "my_device");
    printk(KERN_INFO "My driver exited
");
}
module_exit(my_driver_exit);