Linux字符设备驱动程序的一个简单示例

一.开发环境：

主  机：VMWare--Fedora 9

开发板：友善之臂mini2440--256MB Nandflash 

编译器：arm-linux-gcc-<?XML:NAMESPACE PREFIX = ST1 />4.3.2

 

二.驱动源码：

该源码来源于国嵌的学习资料，是一个很浅显易懂的程序，非常适合初学者，我加上了一些注释。

memdev.h

#ifndef _MEMDEV_H_#define _MEMDEV_H_#ifndef MEMDEV_MAJOR#define MEMDEV_MAJOR 254   /*预设的mem的主设备号*/#endif#ifndef MEMDEV_NR_DEVS#define MEMDEV_NR_DEVS 2    /*设备数*/#endif#ifndef MEMDEV_SIZE#define MEMDEV_SIZE 4096#endif/*mem设备描述结构体*/struct mem_dev                                     {                                                          char *data;                        unsigned long size;       };#endif /* _MEMDEV_H_ */

memdev.c

#include <linux/module.h>#include <linux/types.h>#include <linux/fs.h>#include <linux/errno.h>#include <linux/mm.h>#include <linux/sched.h>#include <linux/init.h>#include <linux/cdev.h>#include <asm/io.h>#include <asm/system.h>#include <asm/uaccess.h>#include "memdev.h"static mem_major = MEMDEV_MAJOR;module_param(mem_major, int, S_IRUGO);struct mem_dev *mem_devp; /*设备结构体指针*/struct cdev cdev; /*文件打开函数*/int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp){    struct mem_dev *dev;        /*获取次设备号*/    int num = MINOR(inode->i_rdev);    if (num >= MEMDEV_NR_DEVS)             return -ENODEV;    dev = &mem_devp[num];        /*将设备描述结构指针赋值给文件私有数据指针*/     filp->private_data = dev; //方便以后对该指针的使用        return 0; }/*文件释放函数*/int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp){  return 0;}/*读函数*/static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos){  unsigned long p =  *ppos;  unsigned int count = size;  int ret = 0;  struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/  /*判断读位置是否有效*/  if (p >= MEMDEV_SIZE) //超出读取范围，返回0表示读取不到数据    return 0;  if (count > MEMDEV_SIZE - p)    count = MEMDEV_SIZE - p;  /*读数据到用户空间*/  if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count))  {    ret =  - EFAULT;  }  else  {    *ppos += count;    ret = count;        printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);  }  return ret;}/*写函数*/static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos){  unsigned long p =  *ppos;  unsigned int count = size;  int ret = 0;  struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/    /*分析和获取有效的写长度*/  if (p >= MEMDEV_SIZE)    return 0;  if (count > MEMDEV_SIZE - p)    count = MEMDEV_SIZE - p;      /*从用户空间写入数据*/  if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count))    ret =  - EFAULT;  else  {    *ppos += count;    ret = count;        printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n", count, p);  }  return ret;}/* seek文件定位函数 */static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence){     loff_t newpos;    switch(whence) {      case 0: /* SEEK_SET */        newpos = offset;        break;      case 1: /* SEEK_CUR */        newpos = filp->f_pos + offset;        break;      case 2: /* SEEK_END */        newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;        break;      default: /* can't happen */        return -EINVAL;    }    if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))     return -EINVAL;         filp->f_pos = newpos;    return newpos;}/*文件操作结构体*/static const struct file_operations mem_fops ={  .owner = THIS_MODULE,  .llseek = mem_llseek,  .read = mem_read,  .write = mem_write,  .open = mem_open,  .release = mem_release,};/*设备驱动模块加载函数*/static int memdev_init(void){  int result;  int i;  dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0);  /* 静态申请设备号*/  if (mem_major)    result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");  else  /* 动态分配设备号 */  {    result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");    mem_major = MAJOR(devno);  }      if (result < 0)    return result;  /*初始化cdev结构*/  cdev_init(&cdev, &mem_fops);//使cdev与mem_fops联系起来  cdev.owner = THIS_MODULE;//owner成员表示谁拥有这个驱动程序，使“内核引用模块计数”加1；THIS_MODULE表示现在这个模块被内核使用，这是内核定义的一个宏  cdev.ops = &mem_fops;    /* 注册字符设备 */  cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);     /* 为设备描述结构分配内存*/  mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);//目前为止我们始终用GFP_KERNEL  if (!mem_devp)    /*申请失败*/  {    result =  - ENOMEM;    goto fail_malloc;  }  memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));    /*为设备分配内存*/  for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++)   {        mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;        mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);//分配出来的地址存在此        memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);  }      return 0;  fail_malloc:   unregister_chrdev_region(devno, 1);    return result;}/*模块卸载函数*/static void memdev_exit(void){  cdev_del(&cdev);   /*注销设备*/  kfree(mem_devp);     /*释放设备结构体内存*/  unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*释放设备号*/}MODULE_AUTHOR("David Xie");MODULE_LICENSE("GPL");module_init(memdev_init);module_exit(memdev_exit);

 

 

三.编译源码

　　1.把这两个驱动源文件复制进内核linux-2.6.32.2/drivers/char目录下

　　2.修改该目录下的Kconfig文件添加

config MEMDEV_DRIVER        tristate "memdev driver"

　　3.修改该目录下的Makefile文件,依葫芦画瓢，添加

　　　　obj-$(CONFIG_HELLO_DRIVER)   +=  memdev.o

　　　　至此，文件以添加进内核。

　　4.到Linux-2.6.32.2源代码根目录下执行

　　　　make menuconfig

　　　　在字符设备中找到菜单项“memdev driver“，就是我们刚才添加的驱动模块，选为M

　　5.在Linux-2.6.32.2源代码根目录下执行

　　　　make modules

　　　　就能生成内核模块文件memdev.ko

　　至此，我们已经完成驱动模块的编译。

四.把驱动下载到开发版并安装

　　1.把memdev.ko 下载到开发板，并移到/lib/modules/2.6.29.4-FriendlyARM目录下，然后在开发板中执行　

　　#modprobe memdev

　　(注意用modprobe命令不需要.ko后缀)

　　当然你也可以用insmod命令：insmod memdev.ko

　　2.创建设备文件节的

　　　　#mknod  /dev/memdev0  c  254  0

五.测试

测试代码如下：

app_mem.c

#include <stdio.h>int main(){ FILE *fp0 = NULL; char Buf[4096];  /*初始化Buf*/ strcpy(Buf,"Mem is char dev!"); printf("BUF: %s\n",Buf);  /*打开设备文件*/ fp0 = fopen("/dev/memdev0","r+"); if (fp0 == NULL) {  printf("Open Memdev0 Error!\n");  return -1; }  /*写入设备*/ fwrite(Buf, sizeof(Buf), 1, fp0);  /*重新定位文件位置（思考没有该指令，会有何后果)*/ fseek(fp0,0,SEEK_SET);  /*清除Buf*/ strcpy(Buf,"Buf is NULL!"); printf("BUF: %s\n",Buf);   /*读出设备*/ fread(Buf, sizeof(Buf), 1, fp0);  /*检测结果*/ printf("BUF: %s\n",Buf);  return 0; }

把程序交叉编译后传到板子上执行

程序输出结果如下：

　　

结果和预想的一样。