迅为4412开发板Linux驱动教程之内核开发基础

topeet 发布于 2015/08/10 18:31
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视频教程:http://v.youku.com/v_show/id_XMTMwNjAwMDc0OA==.html

 

主要内容

• Linux体系结构

• Linux内核结构

• Linux内核源码目录结构

 

Linux体系结构

 

 

从上图可知,Linux体系结构由用户空间和内核空间构成

• 为什么Linux体系要分为用户空间和内核空间?

• 从程序员的角度分析

– 将linux底层和应用分开,做应用的做应用,做底层的做底层,各干各的。

经济学的原理是,分工产生效率。

 

从安全性的角度分析,为了保护内核。现代CPU通常都实现了不同的

工作模式。以ARM为例:ARM实现了7种工作模式,不同模式下CPU

以执行的指令或者访问的寄存器不同:

– (1)用户模式usr (2)系统模式sys(3)管理模式svc(4)快速中断fiq(5)外部中

irq(6)数据访问终止abt(7)未定义指令异常

– 以(2)X86为例:X86实现了4个不同级别的权限,Ring0Ring3 ;Ring0下可以

执行特权指令,可以访问IO设备;Ring3则有很多的限制

– 以Android为例:将应用放到Java虚拟机上面运行,应用更加远离底层

• 用户空间和内核空间是程序执行的两种不同状态,我们可以通过“系

统调用”和“硬件中断“来完成用户空间到内核空间的转移

 

Linux内核结构

 

 

 

System Call Interface SCI层)

– 为用户空间提供了一套标准的系统调用函数来访问Linux内核。

• Procees ManagementPM

– 进程管理是创建进程(forkexec,停止进程(killexit,并控制他们之

间的通信(signal等)。还包括进程调度,控制活动进程如何共享CPU

• Memory ManagementMM

– 内存管理的主要作用是控制多个进程安全的共享内存区域

 

• Virtual File SystemsVFS

– 虚拟文件系统,隐藏各种文件系统的具体细节,为文件操作提供统一的

接口

– Linux提供了一个大的通用模型,使这个模型包含了所有文件系统功能的

集合(一切皆文件)

 

 

 

• Device Drivers设备驱动

– Linux内核中有大量的代码在设备驱动程序部分,用于控制特定的硬件设

备。

– Linux驱动一般分为网络设备、块设备、字符设备、杂项设备

• 网络协议栈

– 内核网络协议栈为Linux提供了丰富的网络协议实现。

 

目录结构

• Linux内核源码采用树形结构。功能相关的文件放到不同的子目录下面

,使程序更具有可读行。

 

 

• arch目录

– arch目录是平台目录。内核支持的所有CPU架构,在该目录下都有对应的

子目录。每个CPU的子目录,又进一步分解为bootmmkernel等子目录

,分别控制系统引导,内存管理,系统调用。还有动态调频,主频率设

置部分等

 

 

 

 

小结

• 2%的程序员写出80%的有效代码

– 刚开始学习的时候最重要的就是看代码,但是学习Linux系统,不能一头

扎进内核中无关的代码中,好几万个文件一辈子也看不完。

• Linux很复杂,很强大。

– 内核源码解压编译后有1.3G,通过裁减编译出的linux镜像zImage不到4M

– 4M源码镜像中,还有大部分不用我们关心

– 我们只需要了解对写代码有帮助的部分,掌握我们需要掌握的代码

– 前面Linux代码中只有红色标记的一部分是需要了解或者掌握的

• 作为开发者只需要学会使用它,我们要重点学习只是其中很小的一部

分。

– 对架构有一定的了解即可

– 学习的重点是驱动开发相关的知识、函数的调用、驱动的协议、简单的

硬件知识

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