驱动怎么学_驱动工程师学习方法

1.什么是驱动

1.1理解驱动的概念

(1)驱动一词的字面意思

驱动就是让一个东西动起来；给一个东西动力，让它动起来

(2)物理上的驱动

比如：
一个球放在那儿没动，你踢了一下它，给了它一个力，给了力之后它就能动，就说明你驱动了它，这就是物理学上的驱动

(3) 硬件中的驱动

到了电学时代，一台笔记本电脑，你给它上电了，它才能动；
所以电能就相当于时驱动

(4)linux内核动

软件层面的驱动：

1>广义上就是指:

这一段代码操作了硬件去动，所以这码就叫硬件的驱动程序。
(本质上是电力提供了动力，而驱动程序提供了操作逻辑方法)

2>狭义上驱动程序就是：

专指操作系统中用来操控硬件的逻辑方法部分代码。
if没有内核(操作系统)，就不叫驱动，只能叫裸机

1.2、linux体系架构

(1) 分层思想

为什们要分层？

1、简化各个层次的设计；
2、层次之间可以解耦合， 耦合；
3、适配；

(2)驱动的上面是系统调用(API)

上层和下层之间的关系是什么？

下层负责实现上层，上层调用下层工作

驱动存在的意义：

就是被API调用工作，驱动就是为API服务，如果API不调用驱动，那它就没有存在的意义

(3)驱动的下面是硬件

驱动就是直接工作在硬件上面

(4) 驱动自己本身也是分层的

2.模块化设计

2.1、微内核和宏内核

(1)宏内核(又称为单内核) :

概念：

将内核从整体上作为一个大过程实现(直接将内核看成一个裸机程序)，并同时运行在一个单独的地址空间(内核里面的代码全部在一起运行)。所有的内核服务都在一个地址空间运行，相互之间直接调用函数，简单高效.

优点：

写起来简单，运行效率高，

缺点：

解耦合，一个地方改动，其他的就要都跟着改

(2)微内核:

概念：

功能被划分成独立的过程(内核里面有几个功能，就有几个程序构成)，过程间通过IPC进行通信。

优点：

模块化程度高，一个服务失效不会影响另外一个服务。典型如windows

缺点：

运行效率低，因为ipc进程间通讯效率比较低

(3)linux:

本质上是宏内核，但是又吸收了微内核的模块化特性，体现在2个层面

2.2、静态模块化

在编译时实现可裁剪，特征是想要功能的裁剪和改变必须重新编译
也就是在make menuconfig里面添加减去模块

2.3、动态模块化

zImage可以不重新编译烧录，甚至可以不关机重启就实现模块的安装和卸载

比如：
U盘，直接插上电脑后，电脑不用关机，就可以自动安装驱动程序

3.linux设备驱动分类

3.1、驱动分类

(1)分3类:

字符设备驱动、
块设备驱动、
网络设备驱动

(2)分类原则:

设备本身读写操作的特征差异

3.2、三类驱动程序详细对比分析

(1)字符设备（字节设备）

准确的说应该叫“字节设备”，软件操作设备时是以字节为单位进行的。典型的如
LCD、串口、LED、峰鸣器、触摸屏·····
比如：
LCD：是以字节为单位把像素里面的内容一个字节一个字节给传到显存上，所以LCD是一个典型的字符设备。

(2)块设备

块设备是相对于字符设备定义的，块设备被软件操作时是以块(多个字节构成的一个单位)为单位的。设备的块大小是设备本身设计时定义好的，软件是不能去更改的，不同设备的块大小可以不一样。常见的块设备都是存储类设备
如: 硬盘、NandFlash、inand、SD···
块设备是一个本身具有特殊性的一类设备，不能按照字节方式去访问，因为块设备的本身物理特性决定了它不能以字节方式去访问读写
比如：
nand flash 是不能以字节去读取的，新的方式可以，但典型的块设备：硬盘是不行的，不能以字节的方式去寻址，必须得以块的方式去读写寻址

(3)网络设备

网络设备是专为网卡设计的驱动模型，linux中网络设备驱动主要目的是为了支持API中socket相关的那些函数工作。

为什们网络设备会被单独设计出来？

因为网络设备是有单独的接口(专用接口)，专用的API
linux中的网络设备是从Unix中继承过来的。

3.3、为什么字符设备驱动最重要

(1) 常见大量设备都属于字符设备

基本用到的设备都是字符设备，所以重要

(2)举例说明非标准类型字符设备驱动

非标准类：自己做的，自己定制的，为某些功能特殊做 出来的东西

4.驱动程序的安全性要求

4.1、驱动是内核的一部分

(1)驱动已经成为内核中最庞大的组成部分

(2)内核会直接以函数调用的方式调用驱动代码

意义：
如果驱动有问题，同时是函数直接调用的，函数有问题，就直接死掉了
所以驱动的位置非常关键

(3)驱动的动态安装和卸载都会“更改”内核

当你动态的安装了一个驱动之后，相当于一个内核整体上被修改了一部分
就像你往内核里面加载一个驱动，如果这个驱动写的有问题，就会造成内核的不平衡，会导致内核崩溃；

4.2、驱动对内核的影响

(1)驱动程序崩溃甚至会导致内核崩溃

(2)驱动的效率会影响内核的整体效率

比如：
驱动该用块设备去写的，而你却用了字符设备去写，明明一秒钟要读一个块出来，你却是一个字节一个字节读，驱动效率大大降低，同时也会导致内核运行效率降低

(3)驱动的漏洞会造成内核安全漏洞

4.3、常见驱动安全性问题

(1)未初始化指针 //野指针

使用指针之前一定要初始化

(2)恶意用户程序

驱动层设计了用户是给以和int型数据，用户却给的是浮点型数据，而驱动程序没有想到，结果就死了。
所以写驱动的时候要考虑多方面因素

(3)缓冲区溢出

驱动程序里面定义了一个char buf[50]，用于接收应用程序传过来的数据，让 网卡互发，而用户传进来的是大于这个空间的数据。
比如：
用户传了60个字节，还有10字节就超出了限制，可能踩到你了，但还没踩死，但是它给你传6万个过来，而你只有50个字节的空间，后面就有很多很多超限了，可能就把你内核中用的数据冲掉了，此时if你在你的驱动里面没有做任何的检验，那么就完蛋了。
所以像这样的都要写限制条件：

     if(len>50){
             就截断或是怎么样？                 
     } ```

    如果没有做这样的判断，就会被别人坑死，这就是**缓冲区溢出**。
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(4)竞争状态

5.驱动应该这么学

5.1、先学好c语言

5.2、掌握相关预备知识

(1) 硬件操作方法
(2) 应用层API

5.3、驱动学习阶段

(1) 注重实践，一步一步写驱动
(2) 框架思维，多考虑整体和上下层
(3) 先通过简单设备学linux驱动框架
(4) 学会总结、记录，这会有助于理解

笔记总结于：朱有鹏老师的驱动：【朱有鹏】嵌入式5.1驱动应该怎么学

https://www.bilibili.com/video/BV1L4411t7Rjp=3&vd_source=4d939adf341b2253b2872cc9b63ce633