Linux 字符驱动程序（一）

Linux 字符驱动程序（一）

于linux有三个主要的内核设备：

1 字符设备：   

     •字符设备的读写以字节为单位，存取时没有缓存。

     •对字符设备发出读写请求时。实际的硬件I/O紧接着就发生了。

一般来说。字符设备不支持随机訪问。

     •典型的字符设备包含鼠标、键盘及串行口等。

2 块设备：

     •块设备读写以块为单位，典型的块大小为512或1024字节。

     •利用一块系统内存作为缓冲区，当用户进程对设备发出读写请求时，驱动程序先察看缓冲区中的内容。若缓冲区中的数据能满足用户的要求就返回对应的数据，否则就调用对应的请求函数来进行实际的I/O操作，以提高效率。

     •块设备主要包含硬盘、软盘、CD-ROM等。

3 网络设备：

     •Linux的网络系统主要基于BSD Unix的Socket机制。

在系统和驱动程序之间定义有专门的数据结构进行数据的传递。系统里支持对发送数据和接收数据的缓存，提高流量控制机制。提供对多协议的支持。

4 每一个设备相应一个文件。放在/dev文件夹下

5 每一个设备文件都相应有两个设备号。存放在inode节点中

   •主设备号标示设备的种类，也标识了该设备所使用的驱动程序；

   •次设备号标识了使用同一设备驱动程序的不同硬件设备。

6 能够通过/proc/devices 来查看对应的设备号。通过mknod  /dev/xxx c major minor 来产生设备节点。从而将设备挂接到/dev文件夹下。

或者在编写驱动程序时动态的获取主设备号以及动态产生设备节点。

7 以下详细分析一个led的驱动程序。（该程序沿用了2.6曾经版本号的驱动程序的书写方法，后面会介绍新的书写方法，可是本质是一样的）。

声明为static是为了避免数据对内和造成污染，仅对该模块有效。

#include <linux/module.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/fs.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/delay.h>

#include <asm/uaccess.h>

#include <asm/irq.h>

#include <asm/io.h>

#include <asm/arch/regs-gpio.h>

#include <asm/hardware.h>

//相关的头文件，我们仿照其它模块载入就可以。



#define DEVICE_NAME     "leds"  /* 载入模式后。运行”cat /proc/devices”命令看到的设备名称 */

//用于自己主动产生设备节点

static struct class *leds_class;

static struct class_device * leds_class_devs[4];

// LED的控制地址

volatile unsigned long *gpfcon = NULL;

volatile unsigned long *gpfdat = NULL;







//应用程序运行open时调用该函数。

static int first_drv_open(struct inode *inode, struct file *file)

{

      int minor = MINOR(inode->i_rdev); //MINOR(inode->i_cdev);



switch(minor)

{

          case 0: /* /dev/leds */

         {

            *gpfcon &= ~((0x3<<(4*2)) | (0x3<<(5*2)) | (0x3<<(6*2)));

*gpfcon |= ((0x1<<(4*2)) | (0x1<<(5*2)) | (0x1<<(6*2)));

            break;

        }





        case 1: /* /dev/led1 */

        {

           

            
*gpfcon &= ~((0x3<<(4*2));

*gpfcon |= ((0x1<<(4*2));

            break;

        }





        case 2: /* /dev/led2 */

        {

           
*gpfcon &= ~ (0x3<<(5*2));

*gpfcon |= (0x1<<(5*2));

            break;

        }





        case 3: /* /dev/led3 */

        {

            *gpfcon &= ~(0x3<<(6*2));

*gpfcon |= (0x1<<(6*2));

            

            break;

        }

        

}     



return 0;

}



//应用程序运行write时调用该函数；

static ssize_t first_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t * ppos)

{

    int minor = MINOR(file->f_dentry->d_inode->i_rdev); // 获取次设备号

    int val;

    copy_from_user(&val, buf, count);



    switch (minor)

    {

        case 0: /* /dev/leds */

        {            

            if (val == 1)

   {

// 点灯

*gpfdat &= ~((1<<4) | (1<<5) | (1<<6));

   }

   else

   {

// 灭灯

*gpfdat |= (1<<4) | (1<<5) | (1<<6);

    }

            break;

        }





        case 1: /* /dev/led1 */

        {

            if (val == 1)

   {

// 点灯

*gpfdat &= ~(1<<4);

    }

    else

    {

// 灭灯

*gpfdat |= (1<<4);

    }

            break;

        }





        case 2: /* /dev/led2 */

        {

            if (val == 1)

    {

// 点灯

*gpfdat &= ~(1<<5);

    }

    else

    {

// 灭灯

*gpfdat |= (1<<5);

    }

            break;

        }





        case 3: /* /dev/led3 */

        {

            if (val == 1)

    {

// 点灯

*gpfdat &= ~(1<<6);

    }

    else

    {

// 灭灯

*gpfdat |= (1<<6);

     }

            break;

        }

        

    }

return 0;

}



//驱动程序与内核的接口；

static struct file_operations first_drv_fops = {

    .owner  =   THIS_MODULE,    /* 这是一个宏，推向编译模块时自己主动创建的__this_module变量 */

    .open   =   first_drv_open,     

    .write =   first_drv_write,
  

};





int major; //记录动态获取的设备号

/*

 * 运行insmod命令时就会调用这个函数 

 */

static int first_drv_init(void)

{

      int minor = 0; //次设备号

      major = register_chrdev(LED_MAJOR, DEVICE_NAME, &first_drv_fops); //注冊设备

      if (major < 0) {

      printk(DEVICE_NAME " can't register major number\n");

      return major;

     }



leds_class = class_create(THIS_MODULE, "leds"); // 产生节点类，以leds_class声明的均为同一种设备

if (IS_ERR(leds_class))

return PTR_ERR(leds_class);

 

leds_class_devs[0] = class_device_create(leds_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "leds");

//产生不同的从设备，并以不同的名字挂接在/dev文件夹下。

for (minor = 1; minor < 4; minor++)

{

leds_class_devs[minor] = class_device_create(leds_class, NULL, MKDEV(major, minor), NULL, "led%d", minor);

if (unlikely(IS_ERR(leds_class_devs[minor])))

return PTR_ERR(leds_class_devs[minor]);

}

        

gpfcon = (volatile unsigned long *)ioremap(0x56000050, 16);//控制寄存器地址

gpfdat = gpfcon + 1;  // 0x56000054  //数据寄存器地址。



        printk(DEVICE_NAME " initialized\n");

return 0;

}



/*

 * 运行rmmod命令时就会调用这个函数 

 */

static void first_drv_exit(void)

{

int minor;

    /* 卸载驱动程序 */

       unregister_chrdev(major, DEVICE_NAME);





for (minor = 0; minor < 4; minor++)

{

class_device_unregister(leds_class_devs[minor]);

}

class_destroy(leds_class);

iounmap(gpfcon);

}



module_init(first_drv_init);

module_exit(first_drv_exit);

/* 描写叙述驱动程序的一些信息。不是必须的 */

MODULE_AUTHOR("http://www.100ask.net");

MODULE_VERSION("0.1.0");

MODULE_DESCRIPTION("LED Driver");

MODULE_LICENSE("GPL");



我们写应用程序时。打开对应的设备/dev/leds , /dev/led1, /dev/led2, /dev/led3 向当中写1,0 就能够控制所有led或者某个led的亮灭.

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