本章將帶您走進 Linux 設備驅動的精彩世界。

　　1.1 節講解了設備驅動的概念和作用。

　　1.2 節和 1.3 節分別講述無操作系統和有操作系統情況下設備驅動的設計方法，通過分析講解設備驅動與硬件和操作系統的關系。

　　1.4 節對 Linux 操作系統的設備驅動進行了概要性的介紹，講解設備驅動與系統軟硬件的關系，分析了 Linux 設備驅動的重點難點和學習方法。

　　本章的最后給出了一個設備驅動的“Hello World”實例，即最簡單的 LED 驅動在無操作系統情況下和 Linux 操作系統下的實現。

　　任何一個計算機系統的運行都是系統中軟硬件協作的結果，沒有硬件的軟件是空中樓閣，而沒有軟件的硬件則只是一堆廢鐵。硬件是底層基礎，是所有軟件得以運行的平臺，代碼最終會落實為硬件上的組合邏輯與時序邏輯；軟件則實現了具體應用，它按照各種不同的業務需求而設計，滿足了用戶的需求。硬件較固定，軟件則很靈活，可以適應各種復雜多變的應用。可以說，計算機系統的軟硬件互相成就了對方。

　　但是，軟硬件之間同樣存在著悖論，那就是軟件和硬件不應該互相滲透到對方的領地。為了盡可能快速地完成設計，應用軟件工程師不想也不必關心硬件，而硬件工程師也難有足夠的閑暇和能力來顧及軟件。例如，應用軟件工程師在調用套接字發送和接收數據包的時候，他不必關心網卡上的中斷、寄存器、存儲空間、I/O 端口、片選以及其他任何硬件詞匯；在使用 printf（）函數輸出信息的時候，他不用知道底層究竟是怎樣把相應的信息輸出到屏幕或串口。

　　也就是說，應用軟件工程師需要看到一個沒有硬件的純粹的軟件世界，硬件必須被透明地呈現給他們。誰來實現硬件對應用軟件工程師的隱形？這個艱巨的任務就落在了驅動工程師的頭上。對設備驅動最通俗的解釋就是“驅使硬件設備行動”。設備驅動與底層硬件直接打交道，按照硬件設備的具體工作方式讀寫設備寄存器，完成設備的輪詢、中斷處理、DMA 通信，進行物理內存向虛擬內存的映射，最終使通信設備能夠收發數據，使顯示設備能夠顯示文字和畫面，使存儲設備能夠記錄文件和數據。

　　由此可見，設備驅動充當了硬件和應用軟件之間的紐帶，它使得應用軟件只需要調用系統軟件的應用編程接口（API）就可讓硬件去完成要求的工作。在系統中沒有操作系統的情況下，工程師可以根據硬件設備的特點自行定義接口，如對串口定義 SerialSend（）、SerialRecv（）；對 LED 定義 LightOn（）、LightOff（）；以及對 Flash 定義 FlashWrite（）、FlashRead（）等。而在有操作系統的情況下，設備驅動的架構則由相應的操作系統定義，驅動工程師必須按照相應的架構設計設備驅動，這樣，設備驅動才能良好地整合到操作系統的內核中。

　　驅動程序溝通著硬件和應用軟件，而驅動工程師則溝通著硬件工程師和應用軟件工程師。隨著通信、電子行業的迅速發展，全世界每天都會有大量的新芯片被生產，大量的新電路板被設計，因此，也會有大量設備驅動需要開發。這些設備驅動，或運行在簡單的單任務環境中，或運行在 VxWorks、Linux、Windows 等多任務操作系統環境中，發揮著不可替代的作用。

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