Linux字符设备驱动开发基础
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一. 概念介绍 一般用户在应用程序里调用的 open, read, write 函数是 c 库的函数, 这些函数会触发 swi val异常,从而引发系统调用,进入到内核空间, 内核通过VFS(virtual Filesystem)来实现调用不同的驱动函数。 例如:我们有一个函数,Linux驱动:封装对底层硬件的操作,向上层应用提供操作接口
int main()
{
int fd1, fd2;
int val = 1;
fd1 = open("/dev/led", O_RDWR);
write(fd1, &val, 4);
fd2 = open("hello.txt", O_RDWR);
write(fd2, &val, 4);
}
函数里相同的open、write函数,引发的不同的行为,一个是操控硬件,一个是写文件。
简单的调用关系如下:
用户 –> 系统调用 –> 驱动程序
open –> sys.open –> led.open
write –> sys.write –> led.write
二. 字符设备驱动框架
实现步骤:
实现驱动的 led.open, led.write, led.read 操作
定义file_operations结构体, 把驱动函数填充到里面
把这个结构告诉内核, 通个注册函数 register_chrdev(major, “first_drv”, &first_drv_fops) 来实现
谁来调用注册函数 –>驱动的入口函数来调用这个注册函数, first_drv_init
修饰一下这个函数入口函数,module_init(first_drv_init)
//第一步:驱动功能实现
static int first_drv_open(struct inode *inode,struct file *file)
{
printk("first_drv_openn");
return 0;
}
static ssize_t first_drv_write(struct file *file,const char __user *buf, size_t count,loff_t *ppos)
{
printk("first_drv_writen");
return 0;
}
//第二步:定义结构体,并把驱动函数填充进去
static struct file_operations first_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏,推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
.open = first_drv_open,
.write = first_drv_write,
};
//第四步:实现驱动入口函数,来调用注册函数
int major;
static int first_drv_init(void)
{
//第三步:通过使用注册函数,把结构体告诉内核
major = register_chrdev(0,"first_drv",&first_drv_fops);// 注册,告诉内核
return 0;
}
static void first_drv_exit(void)
{
unregister_chrdev(major,"first_drv");//卸载
}
//第五步:修饰入口函数,及退出函数
module_init(first_drv_init);
module_exit(first_drv_exit);
三. 关联 [设备号] 与 [设备节点]
设备号要与设备结点关联起来,才能通过open(“/dev/xyz”)方便的操作。
1. 设置主设备号
驱动程序可以自动分配主设备号, 也可以手工指定
// 设置为 0 时是系统自动分配主设备号
major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops);
// 通过 [cat /proc/devices] 看一下系统为我们的first_drv分配的设备号是多少
// 手动分配 666主设备号给 first_drv
register_chrdev(666, "first_drv", &first_drv_fops);
2. 设置设备节点
当应该程序 执行 open(“/dev/xyz”) 操作时,这个/dev/xyz怎么来的
2.1 手动创建
// 创建设备节点
mknod /dev/xyz c(表示是字符设备) 主设备号 次设备号
//查看设备信息:
ls -l /dev/xyz
2.2 自动创建
mdev – 根据系统信息创建设备节点
static struct class *firstdrv_class;
static struct class_device *firstdrv_class_dev;
int major;
static int first_drv_init(void)
{
major = register_chrdev(0, "first_drv", &first_drv_fops);
//创建设备信息,执行后会出现 /sys/class/firstdrv
firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");
//创建设备节点,就是根据上面的设备信息来的
firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class,
NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz */
return 0;
}
static void first_drv_exit(void)
{
unregister_chrdev(major, "first_drv");
//删除节点及信息
class_device_unregister(firstdrv_class_dev);
class_destroy(firstdrv_class);
}
编译测试驱动:
驱动程序:first_drv.c
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
static struct class *firstdrv_class;
static struct class_device *firstdrv_class_dev;
static int first_drv_open(struct inode *inode,struct file *file)
{
printk("first_drv_openn");
return 0;
}
static ssize_t first_drv_write(struct file *file,const char __user *buf, size_t count,loff_t *ppos)
{
printk("first_drv_writen");
return 0;
}
static struct file_operations first_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏,推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
.open = first_drv_open,
.write = first_drv_write,
};
int major;
static int first_drv_init(void)
{
major = register_chrdev(0,"first_drv",&first_drv_fops);// 注册,告诉内核
//printk("first_drv_initn");
firstdrv_class = class_create(THIS_MODULE, "firstdrv");
firstdrv_class_dev = class_device_create(firstdrv_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "xyz"); /* /dev/xyz */
return 0;
}
static void first_drv_exit(void)
{
unregister_chrdev(major,"first_drv");//卸载
class_device_unregister(firstdrv_class_dev);
class_destroy(firstdrv_class);
}
module_init(first_drv_init);
module_exit(first_drv_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
驱动测试程序:
#include
#include
#include
#include
/* firstdrvtest on
* firstdrvtest off
*/
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
int val = 1;
fd = open("/dev/xyz",O_RDWR);
if(fd < 0)
{
printf("can't open!n");
}
write(fd,&val,4);
return 0;
}
Makefile:
KERN_DIR = /work/system/linux-2.6.22.6
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
rm -rf modules.order
obj-m += first_drv.o
测试步骤:
①uboot中挂载文件系统设置:
bootcmd=nand read.jffs2 0x30007FC0 kernel; bootm 0x30007FC0
bootargs=noinitrd root=/dev/nfs nfsroot=192.168.2.3:/work/nfs_root/czg ip=192.168.2.5:192.168.2.3:192.168.2.1:255.255.255.0::eth0:off rootfstype=jffs2 init=/linuxrc console=ttySAC0
②将驱动程序和驱动测试程序编译好,并拷贝至NFS文件夹
make
cp first_drv.ko /work/nfs_root/czg
arm-linux-gcc -o firstdrvtest firstdrvtest.c
cp firstdrvtest /work/nfs_root/czg
③加载驱动程序,并测试
insmod first_drv.ko //卸载:rmmod 查看:lsmod
//测试
./firstdrvtest