【驱动】linux设备驱动·字符设备驱动开发

Preface

前面对linux设备驱动的相应知识点进行了总结，现在进入实践阶段！

《linux设备驱动入门篇》：http://infohacker.blog.51cto.com/6751239/1218461

《linux设备驱动扫盲篇》：http://infohacker.blog.51cto.com/6751239/1218747

《fedora下的字符设备驱动开发》：http://infohacker.blog.51cto.com/6751239/1155153

---

开发一个基本的字符设备驱动

在Linux内核驱动中，字符设备是最基本的设备驱动。

字符设备包括了设备最基本的操作，如打开设备、关闭设备、I/O控制等。

功能：❶建立一个名为GlobalChar的虚拟设备，设备内部只有一个全局变量供用户操作。设备提供了❷读函数读取全局变量的值并且返回给用户，❸写函数把用户设定的值写入全局变量。

①代码如下：

//GlobalCharDev.c
#include <linux/fs.h>
#include <linux/module.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/init.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("mystery");
#define DEV_NAME "GlobalChar"
static ssize_t GlobalRead(struct file *, char *, size_t, loff_t *);
static ssize_t GlobalWrite(struct file *, const char *, size_t, loff_t *);

static int char_major = 0;
static int GlobalData = 0;  // "GlobalData" 设备的全局变量
//初始化字符设备驱动的file_operations结构体
static const struct file_operations globalchar_fops =
{
    .read = GlobalRead,
    .write = GlobalWrite
}; //注意分号啊!!!
//模块初始化函数
static int __init GlobalChar_init(void)
{
    int ret;
    ret = register_chrdev(char_major, DEV_NAME, &globalchar_fops);  //注册设备驱动
    if (ret < 0)
    {
        printk(KERN_ALERT "GlobalChar Reg Fail ! \n");
    }
    else
    {
        printk(KERN_ALERT "GlobalChar Reg Success ! \n");
        char_major = ret;
        printk(KERN_ALTER "Major = %d \n",char_major);
    }
    return ret;
}
//模块卸载函数
static void __exit GlobalChar_exit(void)
{
    unregister_chrdev(char_major, DEV_NAME);    //注销设备驱动
    return;
}
//设备驱动读函数
static ssize_t GlobalRead(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *off)
{
    if(copy_to_user(buf, &GlobalData, sizeof(int))) //从内核空间复制GlobalData到用户空间
    {
        return -EFAULT;
    }
    return sizeof(int);
}
//设备驱动写函数
static ssize_t GlobalWrite(struct file *filp, const char *buf, size_t len, loff_t *off)
{
    if(copy_from_user(&GlobalData, buf, sizeof(int)))   //从用户空间复制GlobalData到内核空间
    {
        return -EFAULT;
    }
    return sizeof(int);
}
module_init(GlobalChar_init);
module_exit(GlobalChar_exit);

在内核中操作数据要区分数据的来源，对于用户空间的数据要使用copy_from_user()函数复制，使用copy_to_user()函数回写，不能直接操作用户空间的数据，否则会产生内存访问错误。

②编写Makefile

obj-m := GlobalCharDev.o
KDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
SRCPWD := $(shell pwd)
all:
    make -C $(KDIR) M=$(SRCPWD) modules

③编译并加载内核模块

④查看内核分配的主设备号

⑤使用mknod命令建立一个设备文件

mknod命令使用-m参数指定GlobalChar设备可以被所有用户访问。

249即上面查询的主设备号。

到这里，我们就已经正确地添加了一个字符设备到内核，下面需要测试一下驱动程序能否正常工作。

---

测试字符设备驱动

为了测试编写的字符设备是否能正常工作，我们编写一个应用程序测试一下能否正常读写字符设备。

测试代码：

//GlobalCharTest.c
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#define DEV_NAME "/dev/GlobalChar"
int main()
{
        int fd,num;

        fd = open(DEV_NAME, O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR); //打开设备文件
        if (fd < 0)
        {
            printf("Open Deivece Fail ! \n");
            return -1;
        }
        read(fd, &num, sizeof(int));
        printf("The GlobalChar is %d \n", num); //获取当前设备数值
        printf("Please input a number written to GlobalChar: ");
        scanf("%d", &num);
        write(fd, &num, sizeof(int));   //写入新的数值
        read(fd, &num, sizeof(int));
        printf("The GlobalChar is %d \n", num); //重新读取设备数值
        close(fd);
        return 0;
}

程序首先使用open函数打开设备文件，然后使用read()函数读取字符设备的值，open()系统调用最终会被解释为字符设备注册的read调用。

   测试结果：

从程序输出结果来看，最初从设备得到的数值是0，输入520后写入到字符设备，重新读出的数值也是520，与设置相同，表示设备驱动程序功能正确。

---

总结

linux字符设备驱动也不过如此嘛，嘿嘿，虽然只实现了read和write两个函数，不过其它函数也大同小异。

重点：实践再实践!!!

本文出自 “成鹏致远” 博客，请务必保留此出处http://infohacker.blog.51cto.com/6751239/1219217