Linux 設備驅動開發思想 —— 驅動分層與驅動分離

前面我們學習I2C、USB、SD驅動時，有沒有發現一個共性，就是在驅動開發時，每個驅動都分層三部分，由上到下分別是：

1、XXX 設備驅動

2、XXX 核心層

3、XXX 主機控制器驅動

而需要我們編寫的主要是設備驅動部分，主機控制器驅動部分也有少量編寫，二者進行交互主要時由核心層提供的接口來實現；這樣結構清晰，大大地有利於我們的驅動開發，這其中就是利用了Linux設備驅動開發中兩個重要思想，下面來一一解析

一、設備驅動的分層思想

在面向對象的程序設計中，可以為某一類相似的事物定義一個基類，而具體的事物可以繼承這個基類中的函數。如果對於繼承的這個事物而言，其某函數的實現與基類一致，那它就可以直接繼承基類的函數；相反，它可以重載之。這種面向對象的設計思想極大地提高了代碼的可重用能力，是對現實世界事物間關系的一種良好呈現。

Linux內核完全由C語言和匯編語言寫成，但是卻頻繁用到了面向對象的設計思想。在設備驅動方面，往往為同類的設備設計了一個框架，而框架中的核心層則實現了該設備通用的一些功能。同樣的，如果具體的設備不想使用核心層的函數，它可以重載之。舉個例子：

return_type core_funca(xxx_device * bottom_dev, param1_type param1, param1_type param2)
{
	if (bottom_dev->funca)
	return bottom_dev->funca(param1, param2);
	/* 核心層通用的funca代碼 */
	...
}

上述core_funca的實現中，會檢查底層設備是否重載了funca()，如果重載了，就調用底層的代碼，否則，直接使用通用層的。這樣做的好處是，核心層的代碼可以處理絕大多數該類設備的funca()對應的功能，只有少數特殊設備需要重新實現funca()。

再看一個例子：

return_type core_funca(xxx_device * bottom_dev, param1_type param1, param1_type param2)
{
	/*通用的步驟代碼A */
	...
	bottom_dev->funca_ops1();
	/*通用的步驟代碼B */
	...
	bottom_dev->funca_ops2();
	/*通用的步驟代碼C */
	...
	bottom_dev->funca_ops3();
}

上述代碼假定為了實現funca()，對於同類設備而言，操作流程一致，都要經過“通用代碼A、底層ops1、通用代碼B、底層ops2、通用代碼C、底層ops3”這幾步，分層設計明顯帶來的好處是，對於通用代碼A、B、C，具體的底層驅動不需要再實現，而僅僅只關心其底層的操作ops1、ops2、ops3。圖1明確反映了設備驅動的核心層與具體設備驅動的關系，實際上，這種分層可能只有2層（圖1的a），也可能是多層的（圖1的b）。

這樣的分層化設計在Linux的input、RTC、MTD、I2 C、SPI、TTY、USB等諸多設備驅動類型中屢見不鮮。

二、主機驅動和外設驅動分離思想

主機、外設驅動分離的意義<喎?http://www.2cto.com/kf/ware/vc/" target="_blank" class="keylink">vc3Ryb25nPjwvcD4KPHA+ICAg1NpMaW51eMnosbjH/bavv/K83LXEyei8xtbQo6yz/cHL09C31rLjyei8xsq1z9bS1M3io6y7udPQPHN0cm9uZz631rj0PC9zdHJvbmc+tcTLvM/roaO+2dK7uPa88rWltcTA/dfTo6y82cnoztLDx9Kqzai5/VNQSdfcz9+3w87KxLPN4snoo6zU2tXiuPa3w87Kuf2zzNbQo6zSqs2ouf2y2df3Q1BVIFhYWMnPtcRTUEm/2NbGxve1xLzEtObG98C0tO+1vbfDzspTUEnN4snoWVlZtcTEv7XEo6zX7rzytaW1xLe9t6jKx6O6PHByZSBjbGFzcz0="brush:java;">return_type xxx_write_spi_yyy(...) { xxx_write_spi_host_ctrl_reg(ctrl); xxx_ write_spi_host_data_reg(buf); while(!(xxx_spi_host_status_reg()&SPI_DATA_TRANSFER_DONE)); ... }

return_type xxx1_write_spi_yyy(...)
{
	xxx1_write_spi_host_ctrl_reg(ctrl);
	xxx1_ write_spi_host_data_reg(buf);
	while(!(xxx1_spi_host_status_reg()&SPI_DATA_TRANSFER_DONE));
	...
}