Android深度探索與HAL驅動開發（卷1）-- 第七章隨筆，android驅動開發

Android深度探索與HAL驅動開發（卷1）-- 第七章隨筆，android驅動開發

應用程序、庫、內核、驅動程序的關系  

　　從上到下，一個軟件系統可以分為：應用程序、庫、操作系統（內核）、驅動程序。開發人員可以專注於自己熟悉的部分，對於相鄰層，只需要了解它的接口，無需關注它的實現細節。以點亮LED為例，這4層軟件的協作關系如下：

　　1、應用程序使用庫提供的open函數打開代表LED的設備文件。  

　　2、庫數據open函數傳入的參數執行“swi”指令，這條指令會引起CPU異常，進入內核。   

　　3、內核的異常處理函數根據這些參數找到相應的驅動程序，返回一個文件句柄給庫，進而返回給應用程序。 

　　4、應用程序得到文件句柄後，使用庫提供的write或ioclt函數發出的控制命令。  

　　5、庫根據write或ioclt函數傳入的參數執行“swi”指令，這條指令會引起異常，進入內核。 

　　6、內核的異常處理函數根據這些參數調用驅動程序的相關函數，點亮LED。 

　　7、庫（比如glibc）給應用程序提供的open、read、write、ioctl、mmap等接口函數被稱為系統調用，它們都是設置好相關寄存器後，執行某條指令引發異常進入內核。對於ARM架構的 CPU，這條指令為swi。除系統調用接口外，庫還提供其他函數，比如字符串處理函數（strepy、strcmp等)、輸入/輸出函數（scanf、printf等）、數據庫，還有應用程序的啟動代碼等。 在異常處理函數中，內核會根據傳入的參數執行各種操作，比如根據設備文件名找到對應的驅動程序，調用驅動程序的相關函數等。

LED驅動的實現原理

　　盡管Linux驅動直接與硬件打交道，但並不是Linux驅動直接向硬件中的內存寫數據，而是與本機的I/O內存（I/O Memory，位於內核空間）進行交互。所謂I/O內存是通過各種借口（PCI、USB、藍牙、以太網口等）連接到主機（PC、手機）的硬件（網卡、聲卡、攝像頭等）

　　在主機內存中的映射。 例如，在Ubuntu Linux上運行的驅動只需要訪問運行Ubuntu Linux的主機中的I/O內存即可，然後Linux內核會利用I/O內存中的數據硬件交互。

　　Linux內核提供了多個與I/O內存交互的函數，如ioread16，ioread32，iowrite16，iowrite32等。Linux內核的內存管理模塊負責同步I/O內存與硬件中的數據。原理如圖：

　　每一個連接Linux的硬件在I/O內存中都會有映射首地址。在使用ioread32、iowrite32等函數讀寫I/O內存是需要指定這些首地址。開發板上的LED也有其映射首地址。