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一般化設計流程

依照驅動程式本身的實作，可以將 Linux 驅動程式分為 2 大部份：

virtual device driver與physical device driver。

struct file_operations

struct file_operations 是 kernel 提供的一個重要資料結構

Linux 驅動程式建構在 file_operations 之上。file_operations定義驅動程式的system call與實作system call的函數

file_operations能切成virtual device driver與physical device driver二個部份。

流程解說

   Virtual device driver往上是為了連結Linux kernel的VFS層

physical device drvier往下是為了存取實體硬體。

Virtual Device Driver

Virtual device driver 的目的在於設計一個「機制」良好的kernel mode驅動程式，virtual device driver也必須考慮與user application的互動。實作上，則是需要善用kernel所提供的介面（interface），即kernel APIs。

Virtual device driver再分為3階段的觀念實作：

1. 定義 file_operations
2. 實作 system calls
3. 註冊 driver (VFS)

fops 是指向 file_operations 結構的指標

驅動程式呼叫 register_chrdev() 將fops註冊到 kernel 裡後，fops 便成為該 device driver 所實作的system call進入點。

實作system call的函數便是透過file_operations結構來定義，我們稱實作system call的函數為driver method。

kernel 會在需要時回呼 (callback) 我們所註冊的driver method。

因此，當 driver 裡的 method 被呼叫時，kernel便將傳遞參數（parameters）給 driver method，

driver method可由 kernel 所傳遞進來的參數取得驅動程式資訊。

註冊driver的動作呼叫register_chrdev()函數完成，此函數接受3個參數如下：

1. major：要註冊的裝置 major number
2. name：device 名稱
3. fops：driver 的 file operation

「註冊」這個動作觀念上是將fops加到kernel的VFS層，因此user application必須透過「device file」才能呼叫到driver method。註冊這個動作的另一層涵意則是將driver method與不同的system call做「正確的對應」，當user application呼叫system call時，才能執行正確的driver method。

Physical Device Driver

Physical device driver的目的在於實作控制硬體的程式碼。Physical device driver 的設計必須隨時查閱晶片（chipsets）的 data sheet，並透過晶片的 control register 來控制裝置。

理論上，我們可以將晶片的暫存器分成3大類：

1. data registers           ---Data register是晶片裡用來存放資料的暫存器
2. control registers       ---control register則是用來控制晶片行為的暫存器
3. status registers        ---status register則保存目前晶片的狀態

設計控制硬體周邊的驅動程式時，需要了解硬體使用的晶片組

晶片組 要看IC設計廠商所提供的「datasheet」才能了解晶片組的暫存器名稱與用途
p.s.通常不同的暫存器會對應到一個「相對」的偏移位址（offset）。

驅動程式則是要透過control register才能控制晶片

實作上，首先會將晶片的 datasheet 寫成C語言的標頭檔，通常這個檔案都可以從 vendor 取得。
接著再定義一組操作暫存器的I/O函數，我們稱這組函數為I/O wrapper function。
I/O wrapper functions通常是重新定義Linux kernel所提供的readb()、writeb()或inb()、outb()系列函數所寫成的。

利用I/O wrapper function實作一系列的控制函數，以控制實際硬體，我們稱此函數為chipset control functions。Chipset control functions是由實作system calls的函數（driver method）所呼叫，因此在設計chipset control functions時也會回頭改寫driver method以符合此階段的實作。