A. 如何学习linux设备驱动
通常，内核的升级对从事linux应用程序开发的人员来说影响较小，因为系统调用基本保持兼容，影响比较大的是驱动开发人员。每次内核的更新都可能导致许多内核函数原型上的变化，其中既有内核本身提供的函数，也有硬件平台代码提供的函数，后者变化的更加频繁。这一点从许多经典书籍就可验证，当你按照手里的经典著作，如：Alessandro的《linux设备驱动程序》，编写驱动时，发现并不能够成功的在你的linux平台上编译通过、或不能正常执行，原因就在于你用的内核和书里的不一致。
本文从两个方面去解释这个问题，一方面是如何写好linux设备驱动，另一方面是如何应对不断升级的内核。
如何写好Linux设备驱动
Linux设备驱动是linux内核的一部分，是用来屏蔽硬件细节，为上层提供标准接口的一种技术手段。为了能够编写出质量比较高的驱动程序，要求工程师必须具备以下几个方面的知识：
● 熟悉处理器的性能
如：处理器的体系结构、汇编语言、工作模式、异常处理等。对于初学者来说，在还不熟悉驱动编写方法的情况下，可以先不把重心放在这一项上，因为可能因为它的枯燥、抽象而影响到你对设备驱动的兴趣。随着你不断地熟悉驱动的编写，你会很自然的意识到此项的重要性。
● 掌握驱动目标的硬件工作原理及通讯协议
如：串口控制器、显卡控制器、硬件编解码、存储卡控制器、I2C通讯、SPI通讯、USB通讯、SDIO通讯、I2S通讯、PCI通讯等。编写设备驱动的前提就是需要了解设备的操作方法，所以这些内容的重要程度不言而喻。但不是说要把所有设备的操作方法都熟悉了以后才可以写驱动，你只需要了解你要驱动的硬件就可以了。
● 掌握硬件的控制方法
如：中断、轮询、DMA 等，通常一个硬件控制器会有多种控制方法，你需要根据系统性能的需要合理的选择操作方法。初学阶段以实现功能为目的，掌握的顺序应该是，轮询->中断->DMA。随着学习的深入，需要综合考虑系统的性能需求，采取合适的方法。
● 良好的GNU C语言编程基础
如：C语言的指针、结构体、内存操作、链表、队列、栈、C和汇编混合编程等。这些编程语法是编写设备驱动的基础，无论对于初学者还是有经验者都非常重要。
● 良好的linux操作系统概念
如：多进程、多线程、进程调度、进程抢占、进程上下文、虚拟内存、原子操作、阻塞、睡眠、同步等概念及它们之间的关系。这些概念及方法在设备驱动里的使用是linux设备驱动区别单片机编程的最大特点，只有理解了它们才会编写出高质量的驱动。
● 掌握linux内核中设备驱动的编写接口
如：字符设备的cdev、块设备的gendisk、网络设备的net_device，以及基于这些基本接口的framebuffer设备的fb_info、mtd设备的mtd_info、tty设备的tty_driver、usb设备的usb_driver、mmc设备的mmc_host等。
Linux内核为设备驱动编写者提供了标准的接口，驱动编写者无需精通内核的各个部分，只需要明确内核提供给我们的接口，并实现此接口就可以了。内核提供的接口采用的是面向对象的思路，即把目标设备抽象成一个对象，通常利用一个结构体来描述这个对象。驱动工程师的任务就是实现这个对象。这个结构体中会包含设备的属性（用变量表示）和操作方法（用函数指针表示）。如：字符设备的cdev
struct cdev {
struct kobject kobj;
struct mole *owner;
const struct file_operations *ops; // 操作方法结合，其它项都是属性
struct list_head list;
dev_t dev;
unsigned int count;
};
开始阶段可以以模仿为主，即套用一些固定的模板、参考例程。
如何应对不断升级的内核
内核升级对驱动的影响主要体现在，（1）驱动接口定义的变化；（2）内核的一些功能函数的名称、参数、头文件、宏定义的变化；（3）平台代码关于硬件操作方面封装的一些函数的变化；（4）设备模型的影响。
● 驱动接口定义的变化
如：2.4内核中字符设备驱动的注册接口是：
int register_chrdev(unsigned int major, const char * name, struct file_operations *fops)
而2.6内核中已经不建议使用这种方法了，改为：
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
这种接口定义及注册方法带来的变化，发生的并不频繁。解决方案是：参考内核中的代码。这种接口定义及注册方法在内核中非常容易找到，如：字符设备驱动的注册方法及接口定义可以参照内核driver/char/目录下的很多实例。
● 内核的一些功能函数的名称、参数、头文件、宏定义的变化
如：中断注册函数的格式及参数在2.4内核、2.6内核低版本和高版本之间都存在差别，在2.6.8中，中断注册函数的定义为：
int request_irq(unsigned int irq, irqreturn_t (*handler)(int, void *, struct pt_regs *),unsigned long irq_flags, const char * devname, void *dev_id)
irq_flags的取值主要为下面的某一种或组合： SA_INTERRUPT、SA_SAMPLE_RANDOM、SA_SHIRQ
在2.6.26中，中断注册函数的定义为：
int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler,unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)
typedef irqreturn_t (*irq_handler_t)(int, void *); irq_flags的取值主要为下面的某一种或组合：（功能和2.6.8的对应）IRQF_DISABLED、IRQF_SAMPLE_RANDOM、IRQF_SHARED
当出现这些问题时，编译过程中，编译器会给我们比较明确的错误提示，根据这些提示你可以判断出是否是缺少头文件问题、是否是函数参数定义有误等。解决问题的最好办法还是到你的目标内核中找信息。此时找问题的方法可以借助于搜索，如：你可以在新的内核中搜索request_irq，看新内核中的驱动是如何使用它的，这种方法非常有效。
● 平台代码关于硬件操作方面封装的一些函数的变化
内核中，硬件平台相关的代码在内核更新过程中变化比较频繁，和我们的设备驱动也是息息相关，所以在针对一个新内核编写设备驱动前，一定要熟悉你的平台代码的结构。有时平台虽然提供了内核要求的接口函数，但使用起来功能却并不完善。下面还是先举个例子说明平台代码更新对设备驱动的影响。
如：在linux-2.6.8内核中，调用set_irq_type(IRQ_EINT0,IRQT_FALLING);去设置S3C2410的IRQ_EINT0的中断触发信号类型，你会发现不会有什么效果。跟踪代码发现内核的set_irq_type函数需要平台提供一个针对硬件平台的实现函数
static struct irqchip s3c_irqext_chip = {
.mask = s3c_irqext_mask,
.unmask = s3c_irqext_unmask,
.ack = s3c_irqext_ack,
.type = s3c_irqext_type
};
s3c_irqext_type就是linux内核需要的实现函数，而s3c_irqext_type在2.6.8中的实现为： static int s3c_irqext_type(unsigned int irq, unsigned int type)
{
irqdbf("s3c_irqext_type: called for irq %d, type %d\n", irq, type);
return 0;
}
原来并没有实现。而在较高版本的内核，如2.6.26内核中，这个函数是实现了的。所以你一定要小心。当平台函数不好用时，一定要查查原因，或者直接操作硬件寄存器来达到目的。
● 2.6内核设备模型对驱动的影响
在2.6内核中写设备驱动和在2.4内核中有着很大的不同，主要就是在设备驱动中融入了比设备驱动本身结构还复杂、还难以理解的设备模型。初学驱动时你可以不理会设备模型，但你会发现内核里的驱动代码基本上都是融入了设备模型的了。所以很多时候你不得不面对现实，还是要弄懂它，并且它也的注册方法也会随着内核的升级而发生变化。解决此类问题的最好方法还是参考目标内核驱动代码。
B. Linux驱动IO篇——ioctl设备操作
在Linux驱动编程中， ioctl接口是驱动层与应用层之间的重要桥梁，用于设置或获取驱动层的数据。学习如何在驱动中实现ioctl接口是关键技能。一个ioctl命令由32位编码，遵循特定规则，参考内核文档定义，如“Documentation/ioctl/ioctl-deconding.txt”。内核头文件`include/uapi/asm-generic/ioctl.h`提供宏帮助定义和解析命令。
为了定义自定义ioctl命令，应遵照编码规则，构造命令，并使用`IOW`或`IOR`宏来区分读取和写入操作。在实际应用中，需要确保定义的幻数在不同体系结构下具有全局唯一性，尽管实现这一目标可能具有挑战性。
ioctl通过系统调用实现，应用层调用`ioctl`函数时，从用户态过渡到内核态，调用`sys_ioctl`函数。`sys_ioctl`函数首先调用`security_file_ioctl`，再调用`do_vfs_ioctl`，处理特定命令，避免与现有命令冲突。
驱动层实现主要涉及`struct file_operations`结构体中的`unlocked_ioctl`函数，该函数处理用户传入的ioctl命令，并根据命令类型执行相应的操作。传入的数据可通过强制类型转换进行访问。
示例代码展示了如何在驱动中实现和应用ioctl接口，包括命令的定义、函数的调用以及数据的处理。通过运行示例程序，可验证驱动层实现的正确性。
C. 解释一下linux驱动程序结构框架及工作原理
一、Linux device driver 的概念
系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，这样在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功能:
1、对设备初始化和释放；
2、把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据；
3、读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据；
4、检测和处理设备出现的错误。
在Linux操作系统下有三类主要的设备文件类型，一是字符设备，二是块设备，三是网络设备。字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O一般就紧接着发生了，块设备则不然，它利用一块系统内存作缓冲区，当用户进程对设备请求能满足用户的要求，就返回请求的数据，如果不能，就调用请求函数来进行实际的I/O操作。块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的，以免耗费过多的CPU时间来等待。
已经提到，用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道。每个设备文件都都有其文件属性(c/b)，表示是字符设备还是块设备?另外每个文件都有两个设备号，第一个是主设备号，标识驱动程序，第二个是从设备号，标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备，比如有两个软盘，就可以用从设备号来区分他们。设备文件的的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致，否则用户进程将无法访问到驱动程序。
最后必须提到的是，在用户进程调用驱动程序时，系统进入核心态，这时不再是抢先式调度。也就是说，系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作。如果你的驱动程序陷入死循环，不幸的是你只有重新启动机器了，然后就是漫长的fsck。
二、实例剖析
我们来写一个最简单的字符设备驱动程序。虽然它什么也不做，但是通过它可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理。把下面的C代码输入机器，你就会获得一个真正的设备驱动程序。
由于用户进程是通过设备文件同硬件打交道，对设备文件的操作方式不外乎就是一些系统调用，如 open，read，write，close…， 注意，不是fopen， fread，但是如何把系统调用和驱动程序关联起来呢?这需要了解一个非常关键的数据结构：
STruct file_operatiONs {
int (*seek) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);
int (*read) (struct inode * ，struct file *， char ，int);
int (*write) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);
int (*readdir) (struct inode * ，struct file *， struct dirent * ，int);
int (*select) (struct inode * ，struct file *， int ，select_table *);
int (*ioctl) (struct inode * ，struct file *， unsined int ，unsigned long);
int (*mmap) (struct inode * ，struct file *， struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode * ，struct file *);
int (*release) (struct inode * ，struct file *);
int (*fsync) (struct inode * ，struct file *);
int (*fasync) (struct inode * ，struct file *，int);
int (*check_media_change) (struct inode * ，struct file *);
int (*revalidate) (dev_t dev);
}
这个结构的每一个成员的名字都对应着一个系统调用。用户进程利用系统调用在对设备文件进行诸如read/write操作时，系统调用通过设备文件的主设备号找到相应的设备驱动程序，然后读取这个数据结构相应的函数指针，接着把控制权交给该函数。这是linux的设备驱动程序工作的基本原理。既然是这样，则编写设备驱动程序的主要工作就是编写子函数，并填充file_operations的各个域。
下面就开始写子程序。
#include <linux/types.h> 基本的类型定义
#include <linux/fs.h> 文件系统使用相关的头文件
#include <linux/mm.h>
#include <linux/errno.h>
#include <asm/segment.h>
unsigned int test_major = 0;
static int read_test(struct inode *inode，struct file *file，char *buf，int count)
{
int left; 用户空间和内核空间
if (verify_area(VERIFY_WRITE，buf，count) == -EFAULT )
return -EFAULT;
for(left = count ; left > 0 ; left--)
{
__put_user(1，buf，1);
buf++;
}
return count;
}
这个函数是为read调用准备的。当调用read时，read_test()被调用，它把用户的缓冲区全部写1。buf 是read调用的一个参数。它是用户进程空间的一个地址。但是在read_test被调用时，系统进入核心态。所以不能使用buf这个地址，必须用__put_user()，这是kernel提供的一个函数，用于向用户传送数据。另外还有很多类似功能的函数。请参考，在向用户空间拷贝数据之前，必须验证buf是否可用。这就用到函数verify_area。为了验证BUF是否可以用。
static int write_test(struct inode *inode，struct file *file，const char *buf，int count)
{
return count;
}
static int open_test(struct inode *inode，struct file *file )
{
MOD_INC_USE_COUNT; 模块计数加以，表示当前内核有个设备加载内核当中去
return 0;
}
static void release_test(struct inode *inode，struct file *file )
{
MOD_DEC_USE_COUNT;
}
这几个函数都是空操作。实际调用发生时什么也不做，他们仅仅为下面的结构提供函数指针。
struct file_operations test_fops = {?
read_test，
write_test，
open_test，
release_test，
};
设备驱动程序的主体可以说是写好了。现在要把驱动程序嵌入内核。驱动程序可以按照两种方式编译。一种是编译进kernel，另一种是编译成模块(moles)，如果编译进内核的话，会增加内核的大小，还要改动内核的源文件，而且不能动态的卸载，不利于调试，所以推荐使用模块方式。
int init_mole(void)
{
int result;
result = register_chrdev(0， "test"， &test_fops); 对设备操作的整个接口
if (result < 0) {
printk(KERN_INFO "test: can't get major number\n");
return result;
}
if (test_major == 0) test_major = result; /* dynamic */
return 0;
}
在用insmod命令将编译好的模块调入内存时，init_mole 函数被调用。在这里，init_mole只做了一件事，就是向系统的字符设备表登记了一个字符设备。register_chrdev需要三个参数，参数一是希望获得的设备号，如果是零的话，系统将选择一个没有被占用的设备号返回。参数二是设备文件名，参数三用来登记驱动程序实际执行操作的函数的指针。
如果登记成功，返回设备的主设备号，不成功，返回一个负值。
void cleanup_mole(void)
{
unregister_chrdev(test_major，"test");
}
在用rmmod卸载模块时，cleanup_mole函数被调用，它释放字符设备test在系统字符设备表中占有的表项。
一个极其简单的字符设备可以说写好了，文件名就叫test.c吧。
下面编译 :
$ gcc -O2 -DMODULE -D__KERNEL__ -c test.c –c表示输出制定名，自动生成.o文件
得到文件test.o就是一个设备驱动程序。
如果设备驱动程序有多个文件，把每个文件按上面的命令行编译，然后
ld ?-r ?file1.o ?file2.o ?-o ?molename。
驱动程序已经编译好了，现在把它安装到系统中去。
$ insmod ?–f ?test.o
如果安装成功，在/proc/devices文件中就可以看到设备test，并可以看到它的主设备号。要卸载的话，运行 :
$ rmmod test
下一步要创建设备文件。
mknod /dev/test c major minor
c 是指字符设备，major是主设备号，就是在/proc/devices里看到的。
用shell命令
$ cat /proc/devices
就可以获得主设备号，可以把上面的命令行加入你的shell script中去。
minor是从设备号，设置成0就可以了。
我们现在可以通过设备文件来访问我们的驱动程序。写一个小小的测试程序。
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
main()
{
int testdev;
int i;
char buf[10];
testdev = open("/dev/test"，O_RDWR);
if ( testdev == -1 )
{
printf("Cann't open file \n");
exit(0);
}
read(testdev，buf，10);
for (i = 0; i < 10;i++)
printf("%d\n"，buf[i]);
close(testdev);
}
编译运行，看看是不是打印出全1
以上只是一个简单的演示。真正实用的驱动程序要复杂的多，要处理如中断，DMA，I/O port等问题。这些才是真正的难点。上述给出了一个简单的字符设备驱动编写的框架和原理，更为复杂的编写需要去认真研究LINUX内核的运行机制和具体的设备运行的机制等等。希望大家好好掌握LINUX设备驱动程序编写的方法。
D. vc++如何给窗体添加背景图片
VC是一个功能强大的可视化的开发工具，但是用VC做的标准界面与Windows一样色彩灰暗单调，例如多文档窗口应用程序中的主框架窗口的背景便是如此。那么能否给主框架窗口的背景改变一下色彩或是给主框架窗口加上一幅漂亮的图片做背景？其实也不难。但与单文档窗口应用程序中改变框架窗口的背景方法不同，对多文档窗口应用程序中的主框架窗口改变背景不能简单地用ClassWizard重载OnEraseBkgnd(CDC＊ pDC)函数的方法实现。因为多文档窗口应用程序中的主框架窗口的背景区是一个MDIClient类的窗口，因此改变背景与这个MDIClient类的窗口有关。MDIClient类的窗口的句柄是m_hWndMDIClient(在CMDIFrameWnd中)。以下是其实现的步骤：
一、 使用MFC AppWizard向导创建一个多文档窗口应用程序
1、在VC的“File”菜单中单击[New]，弹出一“New”对话框。在“Projects”页中选择“MFC AppWizard [exe]”，在“Project name”编辑框中输入“DrawBackground”，按[OK]按钮，退出“New”对话框。
2、在“MFC AppWizard step 1”对话框到“MFC AppWizard step 6”对话框中选择默认选项，按[Finish]按钮即完成多文档窗口应用程序的定制。
注：MFC(Microsoft Foundation Class)是MS－Visual C＋＋的类库。
二、向应用程序添加位图
在VC的“View”菜单中单击“Resource Includes...”, 在弹出对话框中选择“Bitmap”， 按[Import]按钮从文件中加载位图文件，单击“Workspace”的“Resource”便可见到刚才加载的位图文件，默认的资源标识符为IDB_BITMAP1。
三、用ClassWiard生成一个 CWnd 类的派生类CclientWnd
在CclientWnd类中重载OnEraseBkgnd(CDC＊ pDC)，OnSize(UINT nType, int cx, int cy)函数，并用手工加入重载的虚函数WNDPROC＊ CClientWnd::GetSuperWndProcAddr()用来返回函数指针。
类CclientWnd的头文件代码如下：
class CClientWnd : public CWnd
{
// Construction
public:
CClient();
// Attributes
public:
// Operations
public:
// Overrides
// ClassWizard generated virtual function overrides
file://{{AFX_VIRTUAL(CClientWnd)
public:
virtual WNDPROC＊ GetSuperWndProcAddr();
file://}}AFX_VIRTUAL
// Implementation
public:
virtual ～CClientWnd();
// Generated message map functions
protected:
file://{{AFX_MSG(CClientWnd)
afx_msg BOOL OnEraseBkgnd(CDC＊ pDC);
afx_msg void OnSize(UINT nType, int cx, int cy);
file://}}AFX_MSG
DECLARE_MESSAGE_MAP()
};
类CclientWnd的实现文件代码如下：
// CClientWnd message handlers
BOOL CClientWnd::OnEraseBkgnd(CDC＊ pDC)
{
// TODO: Add your message handler code here and/or call default
CRect rectbk; // 客户区的大小
CDC dcMen; // 内存设备描述表
CBitmap bmbk; // 位图对象
bmbk.LoadBitmap(IDB_BITMAP1); // 从资源加载位图 bitmap
// 得到位图bitmap的大小
BITMAP stBitmap;
bmbk.GetObject(sizeof(BITMAP),＆stBitmap);
CSize bmsize(stBitmap.bmWidth,stBitmap.bmHeight);
////////
dcMen.CreateCompatibleDC(pDC); // 创建兼容的设备描述表
// 选入新的位图对象并保存旧的位图对象
CBitmap ＊pold=dcMen.SelectObject(＆bmbk);
GetClientRect(＆rectbk);
// 取得客户区的大小
// 从内存向屏幕复制位图对象
pDC－>StretchBlt(rectbk.left,rectbk.top,rectbk.Width(),
rectbk.Height(),＆dcMen,0,0,bmsize.cx,bmsize.cy,SRCCOPY);
dcMen.SelectObject(pold);
// 恢复旧的位图对象 dcMen.DeleteDC();// 释放内存设备描述表 return true; }
WNDPROC＊ CClientWnd::GetSuperWndProcAddr()
{static WNDPROC NEAR pfnSuper = NULL; return ＆pfnSuper; // 返回函数指针 }
void CClientWnd::OnSize(UINT nType, int cx, int cy)
{CWnd::OnSize(nType, cx, cy);// TODO: Add your message handler code here file://重画窗口Invalidate(); }
四、修改CMainFrame类
在CMainFrame类中定义一个CClientWnd 类的成员变量m_wndClient，并在CMainFrame::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)函数中把m_wndClient子类化为主框架窗口的客户窗口。代码如下：
在MainFrm.h 中加入：
＃include "ClientWnd1.h"
class CMainFrame : public CMDIFrameWnd
{private: CClientWnd m_wndClient;};
MainFrm.cpp 中加入代码如下：
int CMainFrame::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)
{if (CMDIFrameWnd::OnCreate(lpCreateStruct) == －1)
return －1;
file://把m_wndClient子类化为主框架窗口的客户窗口
if(!m_wndClient.SubclassWindow(m_hWndMDIClient))
{TRACE("Fail to subclass MDI client window\n");
return －1;}}
五、关键技术
1、本程序并不复杂，关键是要知道多文档窗口应用程序中的主框架窗口的背景区是一个MDIClient类的窗口。
2、选用函数要正确，如CClientWnd::OnEraseBkgnd(CDC＊ pDC)函数中选用GetClientRect(＆rectbk) 函数来取得客户区的大小要比选用GetClipBox(＆rectbk) 函数来得好。
3、要在CclientWnd类中重载OnSize(UINT nType, int cx, int cy) 函数，并加入Invalidate() 函数重画窗口。