在嵌入式Linux中，是把外部设备当作文件来处理，应用程序通过调用标准的设备文件操作函数来打开、关闭、读取和控制设备，从事过Linux开发的人员都用到过上述设备控制函数，可它的实现机制很多开发人员并不清楚，所以开发过程中经常遇到一些难以解决的问题，为了便于理解整个实现过程，下面先分析设备驱动程序。
　　1 设备驱动程序
　　1．1驱动程序的功能
　　驱动程序设计是嵌入式Linux开发中十分重要的部分，驱动程序是应用程序与硬件之间的一个中间软件层，应该为应用程序展现硬件的所有功能，不应该强加其它的约束，对于硬件使用的权限和限制应该有应用程序层控制。要实现设备函数对外围设备的操作和控制，首先必须分析驱动程序的构成和实现原理。
　　1．2驱动程序的基本结构及实现
　　嵌入式Linux设备驱动程序都有一些共性，就是编写所有类型的驱动程序都通用的，操作系统提供给驱动程序的支持也大致相同。这些特性包括：
　　1.2.1两个重要的函数
　　（1）设备的注册和初始化mydriver_init()函数
　　static int mydriver_init(void){
　　int i;
　　…………
　　i = register_chrdev(MYDRIVER_MAJOR，“mydriver”，& mydriver_fops);
　　…………
　　}
　　i = register_chrdev(MYDRIVER_MAJOR，“mydriver”，& mydriver_fops); 这是一个驱动程序的精髓，当执行insmod命令时，这个函数实现3个功能:第一，申请主设备号；第二，在内核中注册设备的名字；第三，指定fops方法。其中所指定的fops方法就是用户对设备进行操作的方法，例如read，write，open，release等.
　　（2） 驱动清除mydriver_cleanup()函数
　　static void mydriver_cleanup(void)
　　{…………
　　unregister_chrdev(MYDRIVER_MAJOR，”mydriver”);
　　…………              }
　　该函数在执行rmmod的时候被调用，主要功能是卸载驱动程序.
　　1.2.2 file_operations 结构
　　每一个文件都有一个file的结构，在这个结构中有一个file_operations的结构体，这个结构体指明了能够对该设备文件进行的操作， 如何实现这些操作，是编写设备驱动程序大部分工作量所在。下面是本文所举示例的file_operations结构：
　　设备short_ch对应的fops方法是这样声明的：
　　struct file_operations short_fops = {
　　NULL， // short_lseek
　　short_read，
　　short_write，
　　NULL， // short_readdir
　　NULL， // short_poll
　　NULL， // short_ioctl
　　NULL， // short_mmap
　　short_open，
　　short_release，
　　NULL， // short_fsync
　　NULL， // short_fasync
　　};
　　其中NULL的项目就是不定义这个功能。可以看出short_ch设备只提供了read， write， open， release功能。其中write功能在下面(3)中实现了，具体的实现函数起名为short_write。这些函数就是真正对设备进行操作的函数，不管实现的时候是多么的复杂，但对用户来看，就是这些常用的文件操作函数。
　　12.3文件操作函数的实现
　　为了便于阐述和分析，把核心空间中的一个长度为20的数组tbuf[20]做为一个设备。通过用户程序对它实现open，read，write，close操作。这个设备的名字我称为short_ch。我们编写如下的函数，这个write函数可以向核心内存的一个数组里输入一个字符串。
　　int short_write (struct inode *inode， struct file *filp， const char *buf，
　　int count){
　　int retval = count;
　　extern unsigned char kbuf[20];
　　if(count>20)
　　count=20;
　　copy_from_user(kbuf， buf， count);
　　return retval;
　　}
　　2设备函数的实现过程分析
　　在嵌入式Linux下对设备操作的时候，一般都会用到read、 write、llseek和ioctl 等函数，通过这些函数可以像使用文件那样使用外部设备。这些函数的实现过程基本上是类似的，下面以write函数为例来分析用户使用write函数怎么把数据写到设备里面去。
　　2.1应用程序中函数的格式
　　用户程序中的write函数有三个参数，函数格式如下：
　　write(int fd， char *buf， int count)
　　其中参数fd表示将对之进行写操作的设备文件打开时返回的文件描述符.参数buf是一个指向缓冲区的指针，该指针指向存放将写入文件的数据的缓冲区.参数count表示本次操作所要写入文件的数据的字节数.fd一般大于3，0-2被系统分配给了默认的终端设备.
　　2.2驱动程序中函数的格式
　　上面驱动程序函数定义中我们看到驱动程序里的write函数有四个参数，函数格式如下：
　　short_write (struct inode *inode， struct file *filp， const char *buf， int count) inode是设备节点指针，其中有设备号等信息，它能够告诉操作系统应该使用哪一个设备驱动程序，filp指针中有fops信息，可以告诉操作系统相应的fops方法函数在那里可以找到，后两项参数和应用程序中的含义相同。
　　2.3应用程序中函数和驱动程序中函数的参数传递
　　从上面可以知道两个函数参数个数不同，当应用程序的write函数执行时，是怎么调用驱动程序中相应的write函数的呢?其实关键是Linux系统内核中的相应函数sys_write，这也是最不透明最不容易理解的地方. Linux 内核中sys_write的源代码：
　　asmlinkage ssize_t sys_write(unsigned int fd， const char * buf， size_t count)
　　{ ssize_t ret;
　　struct file * file;
　　struct inode * inode;
　　ssize_t (*write)(struct file *， const char *， size_t， loff_t *); // 指向驱动程序中的wirte函数的指针
　　lock_kernel();
　　ret = -EBADF;
　　file = fget(fd); // 通过文件描述符得到文件指针
　　if (!file)
　　goto bad_file;
　　if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
　　goto out;
　　inode = file->f_dentry->d_inode; // 得到inode信息
　　ret = locks_verify_area(FLOCK_VERIFY_WRITE， inode， file， file->f_pos，count);
　　if (ret)
　　goto out;
　　ret = -EINVAL;
　　if (!file->f_op || !(write = file->f_op->write)) // 将函数开始时声明的write函数指针指向fops方法中对应的write函数
　　goto out;
　　down(&inode->i_sem);
　　ret = write(file， buf， count， &file->f_pos); // 使用驱动程序中的write函数将数据输入设备，注意看，这里就是四个参数了
　　up(&inode->i_sem);
　　out:
　　fput(file);
　　bad_file:
　　unlock_kernel();
　　return ret; }
　　从上面的函数功能可以看出， sys_write函数实现了应用程序中write向驱动程序中的short_write的参数传递过程，其中上述注释语句详细地阐述了参数由三个到四个的变化过程。
　　3结论
　　总的来说，设备函数的实现过程由下面几个步骤来完成：
　　(1)加载驱动程序。驱动程序中的初始化函数申请设备名和主设备号，这些可以在/proc/devieces目录中查看到。 (2)从/proc/devices中获得主设备号，驱动程序加载成功后建立设备节点文件。通过主设备号将设备节点文件和设备驱动程序联系在一起。设备节点文件中的file属性中指明了驱动程序中fops方法实现的函数指针。 (3)用户程序使用open打开设备节点文件，这时操作系统内核知道该驱动程序工作了，就调用fops方法中的open函数进行相应的工作。 (4)当用户使用write函数操作设备文件时，操作系统调用内核中的sys_write函数，该函数首先通过文件描述符得到设备节点文件对应的inode指针和filp指针。 (5)然后sys_write才会调用驱动程序中的write方法来对设备进行写的操作。用户的write函数和驱动程序的write函数通过系统调用sys_write联系到了一起。本文以设备文件操作控制函数write为例来阐述整个函数的调用过程，其它函数的过程基本相同，本文不再详述。