驱动

一、什么是驱动
驱动，即驱使硬件设备行动。驱动程序，英文名为“Device Driver”，全称为“设备驱动程序”，是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序，相当于硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。因此，驱动程序被誉为“硬件的灵魂”、“硬件的主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁”等。
举个最简单的例子，一个LED灯的亮或灭，就需要与之相对应的driver来驱使LED灯或亮或灭。
如下框图，驱动程序位于底层硬件之上，用于隔离上层应用软件，

无操作系统驱动结构

二、无操作系统的驱动

首先我们需要明白，并不是所有的系统都一定运行操作系统。例如，电话机、微波炉、电冰箱等比较简单的系统不需要复杂的存储管理、文件系统、多任务调度等功能。一个无限循环中夹杂中断处理、轮询等功能就可以满足简单系统的应用。在这样的系统中，虽然没有操作系统，但是驱动程序还是需要有的。一般情况，对应一种硬件设备，我们会定义一个软件模块，包括.h头文件和.c文件。在.h文件中定义该硬件设备的数据结构和声明外部函数；而.c文件则实现该设备的各个功能，即设备驱动的具体实现。另外，在这种code架构中，driver驱动硬件，而driver中的API直接被AP层调用，中间并没有任何其他的中间层。说到这里，回过头来看，上面的框图就是无操作系统的driver框图。

注：比较容易出现的不规范的两种code架构：
a. 没有AP应用层，即在driver层中直接开发AP应用层；
b. 没有driver层，或者说将driver写在AP应用层。

三、基于操作系统的驱动开发

看看如下的框图，与前文中无操作系统的驱动开发相比，有以下特点：
1.与硬件沟通的driver程序还是必须要有，此时说的程序便是无操作系统的driver程序。
2.我们还需要将设备driver融入内核。正是为此，在设计driver时，还必须在设备driver中设计面向操作系统内核的接口，而这样的接口不是随便写的，是由操作系统已经规定好的。这也是基于
操作系统的driver开发的难点所在。
3.由以上两点可见，设备driver的功能不再是无操作系统时连接AP和硬件的桥梁，反而变成了连接底层硬件和操作系统内核的纽带。而AP应用层则也不再直接调用设备驱动API了，而是调用操作系统向外提供的API接口。

有操作系统驱动结构

四、说驱动一定不是说CPU
计算机系统的硬件主要由CPU、存储器和外设组成。随着IC制造工艺的发展，芯片的集成度越来越高，往往在CPU内部就集成了存储器和外设适配器。例如，集成了UART、I2C控制器、USB控制器、SDRAM控制器、RAM、Flash等。驱动针对的对象是存储器和外设（包括CPU内部集成的存储器和外设），而不是针对CPU核。