linux下的字符设备驱动

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-4.3.2

 

二.驱动源码：

该源码很浅显易懂，非常适合初学者。

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;                       unsignedlong 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){  unsignedlong p =  *ppos;  unsignedint 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){  unsignedlong p =  *ppos;  unsignedint 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_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

?

1

2

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，rmmod也是如此，这个经常会忘记)

　　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。

 

 

六.总结

　　我原本并没打算把他下载到开发板上运行，以为在虚拟机上就可以运行了，但是insmod的时候老是出现一个错误

insmod error inserting 'memdev.ko': -1 Invalid module format

　　后来在网上查了一些资料，这个错误可能是因为内核代码树与内核不一样，我用uname -a 查看了一下，发现我的内核版本是2.6.25-14。另外我用file命令查看了一下生成的memdev.ko 文件，发现是编译成了ARM平台上的文件。我的开发板的内核是和内核代码树一样的，于是还是下载到了板子上实验，在板子上没有出现刚才的错误。