编写Linux用户空间驱动程序

gaofei8530

设备驱动程序大概可分为两种：
内核驱动程序及用户空间驱动程序。
内核驱动程序
是内核空间实现的驱动程序，它使用内核资源，内核栈。它包括可加载的内核驱动模块。在这里我想主要说说用户空间驱动程序的编写。
用户空间驱动程序
就是指在用户空间实现的驱动程序。可以认为，它跟普通的用户程序没有什么两样，它使用用户进程空间和栈。这里说下，我不是讨论接到串口，并口上什么设备！
大家不要以为在用户空间写驱动程序[color="#ee1196"]“不过瘾！”。其实，作为设备驱动程序，其主要做的事就是配置设备寄存器（一家之言）。所以也不用把驱动程序看得那么“神秘”。当然，有些设备是不合适在用户空间实现驱动的。个人认为，使用中断的设备不宜在用户空间驱动，除此外，都有办法在用户空间来驱动。
在用户空间实现驱动的一个好处就是，方便用GDB调试。
怎么写
上面说到，驱动程序主要做的事情就是配置设备寄存器。那么，只要在用户空间，我能获得到寄存器地址（或是映像地址）那就可以驱动这个设备了。
以PCI设备为例，假设你的PCI设备主芯片的配置寄存器在PCI配置头的0x14位置：
首
先：通过/proc文件系统的pci文件，及/proc/bus/pci目录下的文件，可以获取到你的设备PCI配置头的信息，当然，也可以读出0x14
偏移的值。假设其值为0xE0080000;这个就是你的PCI设备主芯片的配置寄存器的物理地址。在有MMU的处理器里，直接使用这个地址是不允许的。
我们都知道，在用户进程空间寻址一个物理地址，首先要把这个物理地址映射到进程空间内。
怎么映射呢？
我们知道，在Linux的/dev目录下，有一个mem的设备。我们简单认为它
就是管理0x00000000-0xFFFFFFFF(32位处理器）物理地址的一个设备（不单指物理内存，它的空间也含盖了PCI地址空间）。将PCI
配置寄存器空间映射到进程空间的逻辑如下：
fd = open("/dev/mem",O_RDWR);
reg_addr = mmap（NULL,0x100,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0xE0080000);
之后，你就可以使用reg_addr这个地址，在0x100大小空间范围内配置你的PCI设备了。

就这么完了吗
在用户空间实现的驱动程序，不用为设备建立设备文件。当然，在多个进程使用时，要使用IPC机制来实现设备临界区的
保护等。如果你真的感觉写用户空间的设备驱动程序“没什么水平”，那你可以用它来调试好你的设备（也是就知道怎么设置寄存器）后，再花一点时间把它移到内
核去，加上文件系统接口，使用内核同步机制进行同步，再实现初始化函数，就可以变成内核驱动了。
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