Linux设备驱动之字符设备驱动

Linux是一个多任务操作系统，它能够充分利用硬件资源和管理硬件的细微的变化，以实现高效的内存管理以及其他任务，提高内存利用率和操作系统的效率。Linux系统当然需要与外部硬件设备进行交互，让外设能正常使用，比如输入设备、输出设备等，要实现这一点，就需要借助设备驱动。设备驱动是由计算机操作系统提供的一种接口，它使硬件设备和操作系统可以交互，从而使用者可以轻松操作系统，这其中就包括了字符设备驱动，一般情况下使用字符设备驱动的硬件设备属于低速设备，比如终端、外设等。

什么是字符设备驱动？字符设备驱动就是指一种内核态的设备接口，它向外提供一种友好的抽象，使上层应用可以向操作系统发出请求，让操作系统完成与外设的交互。

字符设备驱动的实现方式是把外设看作一个字符设备，利用操作系统内核提供的一个缓冲区（buffer）完成输入输出操作，从而使得外设的输入输出请求变得简单，对应用程序屏蔽了各种复杂的操作。

字符设备驱动在这个过程中扮演着一个中介的角色，它负责定义功能接口，控制请求的传递，以及实现输入输出数据的传输，比如串行口、并行口等，也包括各种设备的驱动程序，比如打印机、外设等，它的任务是解释应用程序的I/O请求，将其变成硬件设备可以理解的信号，并将外设产生的信号转换成应用程序可以理解的信号。

Linux下字符设备驱动是指实现了Linux系统内建接口的驱动，类似于硬盘驱动，但是在这种驱动中，外设只是被抽象成一个字符串来处理，然后，Linux系统会根据这个字符串数据来对设备进行读写操作。

Linux系统下驱动程序的完成主要需要完成以下四项工作：硬件的初始化和配置；实现读，写，控制和查询等操作；完成上下文管理，比如中断，进程等；管理硬件，比如操作完成之后的状态的恢复。

综上所述，Linux设备驱动之字符设备驱动是Linux系统当中极其重要的一部分，它允许外设和操作系统进行交互，使得用户可以轻松操作系统，且利用硬件设备的性能最大化，从而提升内存利用率和效率。不过要想正常运行，字符设备驱动实现下要进行准确的初始化，配置和设置，以及定义功能接口，这些都是字符设备驱动的重要组成部分，它们能使Linux系统更加安全可靠，更加稳定可靠。