linux设备驱动模型一字符设备 驱动实例

前面分析了驱动中的一些基本结构，下面结合实例分析一下驱动的编写及实现

下面这个例子来处网上：

#include <linux/module.h>   //模块所需的大量符号和函数定义#include <linux/init.h>     //指定初始化和清楚函数#include <linux/fs.h>       //文件系统相关的函数和头文件#include <linux/cdev.h>     //cdev结构的头文件#include <asm/uaccess.h>    //在内核和用户空间中移动数据的函数#include <linux/slab.h>//kfree、kmalloc分配头文件MODULE_LICENSE("GPL");      //指定代码使用的许可证//文件操作函数的声明int globalvar_open(struct inode *, struct file *);int globalvar_release(struct inode *, struct file *);ssize_t globalvar_read(struct file *, char *, size_t, loff_t *);ssize_t globalvar_write(struct file *, const char *, size_t, loff_t *);int dev_major = 50;     //指定主设备号int dev_minor = 0;      //指定次设备号

首先是头文件的包含，注意要包含slab.h头文件，否则会找不到kfree等函数。然后定义了主次设备号，这个在创建设备的时候会用到。

struct file_operations globalvar_fops= //将文件操作与分配的设备号相连{    owner: THIS_MODULE,                 //指向拥有该模块结构的指针    open: globalvar_open,    release: globalvar_release,    read: globalvar_read,    write: globalvar_write,};struct globalvar_dev                //用来表示我们定义设备的结构{    int global_var;                 //这个变量代表要操作的设备    struct cdev cdev;               //内核中表示字符设备的结构};struct globalvar_dev *my_dev;       //设备结构的指针

定义了一个file_operations结构变量，中间主要是对一些函数指针的赋值，当我们调用相应的系统函数时就会找到这里对应的函数。

接着定义了一个结构体中，中间包含一个cdev结构，这个结构是字符设备中的一个重要的结构

//打开设备文件系统调用对应的操作int globalvar_open(struct inode *inode, struct file *filp){    struct globalvar_dev *dev;    //根据inode结构的cdev字段，获得整个设备结构的指针    dev=container_of(inode->i_cdev, struct globalvar_dev, cdev);    //将file结构中的private_data字段指向已分配的设备结构    filp->private_data=dev;    return 0;}//关闭设备文件系统调用对应的操作int globalvar_release(struct inode *inode, struct file *filp){    return 0;}//读设备文件系统调用对应的操作ssize_t globalvar_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *off){    //获取指向已分配数据的指针    struct globalvar_dev *dev=filp->private_data;    //将设备变量值复制到用户空间    if(copy_to_user(buf, &dev->global_var, sizeof(int)))    {        return -EFAULT;    }    return sizeof(int);    //返回读取数据的大小}//写设备文件系统调用对应的操作ssize_t globalvar_write(struct file *filp, const char *buf, size_t len, loff_t *off){    //获取指向已分配数据的指针    struct globalvar_dev *dev=filp->private_data;    //从用户空间复制数据到内核中的设备变量    if(copy_from_user(&dev->global_var, buf, sizeof(int)))    {        return -EFAULT;    }    return sizeof(int);    //返回写数据的大小}

定义了几个系统调用相应的函数，需要注意的是在open的时候将上面定义的结构保存在了file结构的private_data中，这样再以后的操作的时候 只要从这里面取出来就可以了，如在read的时候将dev中的值拷贝给调用者

static void __exit globalvar_exit(void)         //退出模块时的操作{    dev_t devno=MKDEV(dev_major, dev_minor);    //dev_t是用来表示设备编号的结构    cdev_del(&my_dev->cdev);                    //从系统中移除一个字符设备    kfree(my_dev);                              //释放自定义的设备结构    unregister_chrdev_region(devno, 1);         //注销已注册的驱动程序    printk("globalvar unregister success\n");}static int __init globalvar_init(void)          //初始化模块的操作{    int ret, err;    dev_t devno=MKDEV(dev_major, dev_minor);    //动态分配设备号，次设备号已经指定    ret=alloc_chrdev_region(&devno, dev_minor, 1, "globalvar");    //保存动态分配的主设备号    dev_major=MAJOR(devno);    printk("dev_major = %d.\n", dev_major);    //根据期望值分配设备号    //ret=register_chrdev_region(devno, 1, "globalvar");    if(ret<0)    {        printk("globalvar register failure\n");        globalvar_exit();                      //如果注册设备号失败就退出系统        return ret;    }    else    {        printk("globalvar register success\n");    }    //为设备在内核空间分配空间    my_dev=kmalloc(sizeof(struct globalvar_dev), GFP_KERNEL);    if(!my_dev)    {        ret=-ENOMEM;                           //如果分配失败返回错误信息        printk("create device failed\n");    }    else                                       //如果分配成功就可以完成设备的初始化    {        my_dev->global_var=0;                        //设备变量初始化为0        cdev_init(&my_dev->cdev, &globalvar_fops);   //初始化设备中的cdev结构        my_dev->cdev.owner=THIS_MODULE;              //初始化cdev中的所有者字段        err=cdev_add(&my_dev->cdev, devno, 1);       //向内核添加这个cdev结构的信息        if(err<0)            printk("add device failure\n");          //如果添加失败打印错误消息    }    return ret;}module_init(globalvar_init);        //模块被装载时调用globalvar_initmodule_exit(globalvar_exit);        //模块被卸载时调用globalvar_exit

接下来的就是模块的初始化即退出了，初始化的时候有两种方法分配主设备号，一种是调用alloc_chrdev_region动态分配，这个时候主设备号是随机的，后面创建设备需要注意匹配，否则调用open的时候会失败，另外一种就是调用 register_chrdev_region分配固定的主次设备号，这个时候主次设备号就是文件前面定义的 50 和0

撯接着给我们定义的结构分配空间赋值，调用cdev_init初始化cdev并将前面定义的file_operations结构赋值给它，最后调用cdev_add向内核添加这个cdev结构。

makefile比较简单

EXTRA_CFLAGS := -gobj-m += globalvar.odefault:make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build/ SUBDIRS=$(shell pwd) modules 

编译后使用insmod globalvar.ko加载模块

可以使用cat /proc/devices 或dmesg或lsmod查看下模块是否加载成功

加载成功后可以用mknod创建一个设备文件

root@leaves-desktop:/home/leaves/Test/cha# rmmod globalvar.ko root@leaves-desktop:/home/leaves/Test/cha# insmod globalvar.ko            root@leaves-desktop:/home/leaves/Test/cha# rm -f /dev/globalvar root@leaves-desktop:/home/leaves/Test/cha# mknod /dev/globalvar c 250 0root@leaves-desktop:/home/leaves# ^Croot@leaves-desktop:/home/leaves# cat /proc/kmsg <4>[82981.675828] dev_major = 250.<4>[82981.675918] globalvar register success

这里使用的是动态分配主设备号这里可以看到分配的主设备号是250，所以创建调用的时候使用mknod /dev/globalvar c 250 0，如果是固定分配，对应这里文件定义的主调和号是50，这里创建设备应该使用mknod /dev/globalvar c 50 0

设备创建发好后，我们需要一个程序来测试 一下：

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <stdio.h>#include <fcntl.h>main(){    int fd, num;    fd=open("/dev/globalvar", O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR);     //可读写方式打开设备文件    if(fd!=-1)    {        read(fd, &num, sizeof(int));                        //读取设备变量        printf("The globalvar is %d\n", num);        printf("Please input the num written to globalvar\n");        scanf("%d", &num);        write(fd, &num, sizeof(int));                       //写设备变量        read(fd, &num, sizeof(int));                        //再次读取刚才写的值        printf("The globalvar is %d\n", num);        close(fd);                                          //关闭设备文件    }    else    {    perror("ERROR:");        printf("Device open failure\n");    }}

这里只是简单的打开设备读写数据

如果创建的设备没有问题，是应该可以和设备文件交互的

root@leaves-desktop:/home/leaves/Test/cha# ./a.out                     The globalvar is 0Please input the num written to globalvar

这样，一个简单的字符设备的驱动就ok了。