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Linux操作系統(tǒng)是一種廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的開源軟件，其內(nèi)核為操作系統(tǒng)提供了核心功能。linux內(nèi)核api（Application Programming Interface，應(yīng)用程序編程接口）則是操作系統(tǒng)內(nèi)核中重要的一部分，供開發(fā)者調(diào)用實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)功能。本文將深入探究Linux內(nèi)核API的核心功能和使用方法。
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一、Linux內(nèi)核 API
1.1 定義
內(nèi)核 API是應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核之間的接口，為應(yīng)用程序提供了與操作系統(tǒng)通信，使用內(nèi)核中的功能的途徑。
1.2 分類
Linux內(nèi)核API通常分為兩大類：系統(tǒng)調(diào)用（System Calls）和庫函數(shù)（Library Function）。
系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核提供給應(yīng)用程序的一組接口函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)訪問硬件設(shè)備、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信等底層操作功能，其一般由C或C++編寫。
而庫函數(shù)則是在C/C++庫中為用戶程序提供不同功能的函數(shù)，其是由C語言編寫的。這些庫函數(shù)可以簡單的調(diào)用操作系統(tǒng)API，省略了捆綁原始系統(tǒng)調(diào)用的負(fù)擔(dān)。
1.3 優(yōu)點(diǎn)
Linux內(nèi)核API的主要優(yōu)點(diǎn)在于可以在內(nèi)核級(jí)別使用操作系統(tǒng)功能，從而提供更佳的性能和更大的控制力。
二、Linux內(nèi)核API的主要功能
2.1 進(jìn)程調(diào)度和管理
進(jìn)程是Linux系統(tǒng)中最基本的執(zhí)行單元，內(nèi)核API提供了諸如進(jìn)程創(chuàng)建、銷毀、掛起、恢復(fù)等常見的進(jìn)程管理和調(diào)度功能，這使得開發(fā)人員可以靈活的管理進(jìn)程，從而提高操作系統(tǒng)的效率。
2.2 內(nèi)存管理
內(nèi)存管理時(shí)Linux系統(tǒng)中非常重要的組成部分之一，Linux內(nèi)核API提供了一些內(nèi)存管理的高級(jí)方法，包括內(nèi)存分配和釋放、內(nèi)核中的虛擬內(nèi)存與物理內(nèi)存之間的映射、支持頁面的交換設(shè)備等。
2.3 文件系統(tǒng)
Linux內(nèi)核API的另一個(gè)主要功能是文件系統(tǒng)，通過內(nèi)核API，開發(fā)人員可以使用標(biāo)準(zhǔn)的文件 I/O 操作來讀取和寫入文件，而無需掌握底層的設(shè)備使用過程。此外，內(nèi)核API還提供了如文件操作、目錄操作、文件系統(tǒng)支持、網(wǎng)絡(luò)文件管理等功能，為程序開發(fā)者提供了很好的便利。
2.4 網(wǎng)絡(luò)通信
網(wǎng)絡(luò)通信是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)功能，Linux內(nèi)核API可以通過提供網(wǎng)絡(luò)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)來處理網(wǎng)絡(luò)通信。它支持面對(duì)多個(gè)協(xié)議族的傳輸，如TCP，UDP等，還可以實(shí)現(xiàn)套接字編程以安全地在同一主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信。
三、Linux內(nèi)核API的使用方法
3.1 頭文件
為了使用Linux內(nèi)核API，開發(fā)人員需要使用正確的頭文件。包含頭文件可以將API映射到現(xiàn)有的程序中，例如# include或# include就是兩個(gè)常見的頭文件。
3.2 系統(tǒng)調(diào)用
系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核直接提供給用戶進(jìn)程的API，可以由C或C++語言編寫。每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都有一個(gè)唯一的數(shù)字和名稱，該名稱為內(nèi)核函數(shù)，一般使用了Linux內(nèi)核頭文件sys / syscall. h中定義的常數(shù)。
3.3 庫函數(shù)
庫函數(shù)是一些不在操作系統(tǒng)內(nèi)核中，但由開發(fā)人員在C或C++庫中提供的函數(shù)。它們通常是鏈接到用戶程序的庫中。開發(fā)人員可以選擇使用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，如printf()，還可以包含第三方庫，如OpenGL。
庫函數(shù)通常是API的高級(jí)抽象層，將執(zhí)行許多像打開文件和讀取數(shù)據(jù)等系統(tǒng)調(diào)用作為單個(gè)函數(shù)調(diào)用，從而簡化了程序的編寫。
結(jié)論
相關(guān)問題拓展閱讀：
- Linux內(nèi)核gpio
Linux內(nèi)核gpio
本文基于 RockPI 4A 單板 Linux 4.4 內(nèi)核介紹 RK3399 Linux GPIO 功能。
GPIO(General Purpose Input/Output Port) ：通用輸入輸出端口。
除作為一般的輸入/輸出功能外，還可以配置為中斷和模擬 PWM、I2C 等接口功能。
RK3399 GPIO 屬性如下：
1、一共有5組 GPIO(GPIO0~4) ，每組 GPIO 為一個(gè) Bank ，共32個(gè)引腳。每個(gè) Bank 包括4個(gè) Group (GPIOA(0~7) ~ D(0~7)) 。不是所有 Bank 都有 GPIOA~D 的編號(hào)， RK3399 共122個(gè) GPIO 引腳。
2、穗辯和所有 GPIO 都可被配置為 CA55或CA53 的中斷功能，且 GPIO0 和 GPIO1 可用于系統(tǒng)低功耗喚醒模式。
3、在上電復(fù)位后，所有 GPIO 默認(rèn)輸入狀態(tài)。
4、軟件可配置 GPIO 驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。
RK3399 引腳在系統(tǒng)中顯示如下：
RK3399 GPIO 引腳號(hào)計(jì)算方式：
例：
以 ROCKPI 4A 單板 WIFI 模塊電源（ GPIO0_B2 ）為例，介紹 DTS 中 GPIO 配置。
在系統(tǒng)啟動(dòng)后，可以查看 GPIO ，命令如下：
注：
如果debugfs沒有掛載，使用下面命令掛載
Linux 內(nèi)核 GPIO 主要實(shí)現(xiàn)文件：
GPIO 子系統(tǒng)有兩套 API ：
1、基于描述符（descriptor-based）
前綴為： gpiod_ 。
參考： Documentation/gpio/consumer.txt
2、老版本接口（legacy）
前綴為： gpio_ 。
參考： Documentation/gpio/gpio-legacy.txt
3、常用API
GPIO 還有很多接口，就不一一列舉了。
RK3399 GPIO 控制器驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)文件： drivers/pinctrl/pinctrl-rockchip.c ，涉及主要函數(shù)：
所有 GPIO 子系統(tǒng)的 API 最終都會(huì)調(diào)到 SOC 的 GPIO 控制器驅(qū)動(dòng)函數(shù)。
ROCKPi 4A 單板有個(gè)40個(gè)引腳的擴(kuò)展口，引用 radxa 圖片，見下圖。
1、進(jìn)入測試目錄
2、猜盯導(dǎo)出GPIO
在使用 GPIO2_A7 前，需要導(dǎo)出該引腳。方法：配置 export 后，會(huì)出現(xiàn) gpio71 節(jié)點(diǎn)。
測試時(shí)，注意不要使用在程序中已經(jīng)申請(qǐng)過或配置為其它功能的 GPIO 引腳。
3、配置GPIO方向
設(shè)置 GPIO2_A7 的輸入/輸出方向。
in ：表示輸入。
out ：表示輸出。
active_low ：用于中斷配置中高電平或低電平有效。
edge ：用于中斷配置中上升沿或下降沿有效。
4、配置GPIO輸出值
在 GPIO 為輸入時(shí)，通過 value 查詢 GPIO 的輸灶鏈入電平（高或低電平）。
在 GPIO 為輸出時(shí)，通過 value 配置 GPIO 的輸出電平（高或低電平）。
5、查看GPIO
查看已經(jīng)導(dǎo)出的 GPIO71 。
6、取消導(dǎo)出
使用完 GPIO2_A7 后，需要進(jìn)行釋放。方法：配置 unexport 后， gpio71 節(jié)點(diǎn)會(huì)消失。
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標(biāo)題名稱：探究Linux內(nèi)核API的核心功能與使用方法 (linux內(nèi)核api)
本文路徑：http://www.dlmjj.cn/article/cojpjdo.html
