Linux 设备驱动开发思想 —— 驱动分层与驱动分离
前面我們學習I2C、USB、SD驅(qū)動時，有沒有發(fā)現(xiàn)一個共性，就是在驅(qū)動開發(fā)時，每個驅(qū)動都分層三部分，由上到下分別是：
1、XXX 設備驅(qū)動
2、XXX 核心層
3、XXX 主機控制器驅(qū)動
? ? ? 而需要我們編寫的主要是設備驅(qū)動部分，主機控制器驅(qū)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(xiàn)；這樣結構清晰，大大地有利于我們的驅(qū)動開發(fā)，這其中就是利用了Linux設備驅(qū)動開發(fā)中兩個重要思想，下面來一一解析
一、設備驅(qū)動的分層思想
? ? ? ?在面向?qū)ο蟮某绦蛟O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(shù)。如果對于繼承的這個事物而言，其某函數(shù)的實現(xiàn)與基類一致，那它就可以直接繼承基類的函數(shù)；相反，它可以重載之。這種面向?qū)ο蟮脑O計思想極大地提高了代碼的可重用能力，是對現(xiàn)實世界事物間關系的一種良好呈現(xiàn)。
? ? ? Linux內(nèi)核完全由C語言和匯編語言寫成，但是卻頻繁用到了面向?qū)ο蟮脑O計思想。在設備驅(qū)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(xiàn)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(shù)，它可以重載之。舉個例子：
[cpp]?view plaincopy
? ? ?上述core_funca的實現(xiàn)中，會檢查底層設備是否重載了funca()，如果重載了，就調(diào)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(shù)該類設備的funca()對應的功能，只有少數(shù)特殊設備需要重新實現(xiàn)funca()。
再看一個例子：
[cpp]?view plaincopy
? ? 上述代碼假定為了實現(xiàn)funca()，對于同類設備而言，操作流程一致，都要經(jīng)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，對于通用代碼A、B、C，具體的底層驅(qū)動不需要再實現(xiàn)，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(qū)動的核心層與具體設備驅(qū)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(qū)動類型中屢見不鮮。
二、主機驅(qū)動和外設驅(qū)動分離思想
主機、外設驅(qū)動分離的意義
? ? ? ?在Linux設備驅(qū)動框架的設計中，除了有分層設計實現(xiàn)以外，還有分隔的思想。舉一個簡單的例子，假設我們要通過SPI總線訪問某外設，在這個訪問過程中，要通過操作CPU XXX上的SPI控制器的寄存器來達到訪問SPI外設YYY的目的，最簡單的方法是：
[cpp]?view plaincopy
? ? ?如果按照這種方式來設計驅(qū)動，結果是對于任何一個SPI外設來講，它的驅(qū)動代碼都是CPU相關的。也就是說，當然用在CPU XXX上的時候，它訪問XXX的SPI主機控制寄存器，當用在XXX1的時候，它訪問XXX1的SPI主機控制寄存器：
[cpp]?view plaincopy
? ? ? 如果我們不進行上圖的主機和外設分離，外設a、b、c和主機A、B、C進行組合的時候，需要9個不同的驅(qū)動。設想一共有m個主機控制器，n個外設，分離的結果是需要m+n個驅(qū)動，不分離則需要m*n個驅(qū)動。
? ? ? Linux SPI、I2C、USB、ASoC（ALSA SoC）等子系統(tǒng)都典型地利用了這種分離的設計思想。
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