字符设备驱动代码完整分析

1.编译、安装驱动程序

linux系统中，驱动程序通常采用内核模块的程序结构来进行编码。因此编译、安装驱动程序实质是编译、安装内核模块

memdev.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 


int dev1_registers[5];
int dev2_registers[5];

struct cdev cdev;
dev_t devno;

/*文件打开函数*/
int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{

    /*获取次设备号*/
    int num = MINOR(inode->i_rdev);

    if (num==0)
        filp->private_data = dev1_registers;
    else if(num == 1)
        filp->private_data = dev2_registers;
    else
        return -ENODEV;  //无效的次设备号

    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)
{
  unsigned long p =  *ppos;
  unsigned int count = size;
  int ret = 0;
  int *register_addr = filp->private_data; /*获取设备的寄存器基地址*/

  /*判断读位置是否有效*/
  if (p >= 5*sizeof(int))
    return 0;
  if (count > 5*sizeof(int) - p)
    count = 5*sizeof(int) - p;

  /*读数据到用户空间*/
  if (copy_to_user(buf, register_addr+p, count))
  {
    ret = -EFAULT;
  }
  else
  { 
    {
    *ppos += count;
    ret = count;
  }

  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 SEEK_SET:
        newpos = offset;
        break;

      case SEEK_CUR:
        newpos = filp->f_pos + offset;
        break;

      case SEEK_END:
        newpos = 5*sizeof(int)-1 + offset;
        break;

      default:
        return -EINVAL;
    }
    if ((newpos<0) || (newpos>5*sizeof(int)))
        return -EINVAL;

    filp->f_pos = newpos;
    return newpos;

}

/*文件操作结构体*/
static const struct file_operations mem_fops =
{
  .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)
{
  /*初始化cdev结构*/
  cdev_init(&cdev, &mem_fops);

  /* 注册字符设备 */
  alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");
  cdev_add(&cdev, devno, 2);
}

/*模块卸载函数*/
static void memdev_exit(void)
{
  cdev_del(&cdev);   /*注销设备*/
  unregister_chrdev_region(devno, 2); /*释放设备号*/
}

MODULE_LICENSE("GPL");

module_init(memdev_init);
module_exit(memdev_exit);

Makefile
obj-m := memdev.o
KDIR := /home/topeet/Android/iTop4412_Kernel_3.0
all:
    make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
clean:
    rm -f *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers *.order

编写Makefile，通过make编译该驱动程序生成.ko文件。下载到开发板中，使用insmod memdev.ko加载，使用lsmod即可查看该驱动程序的存在。

2.字符设备文件

应用程序通过文件名来找到字符设备文件来访问设备驱动程序来控制字符设备。创建字符设备文件的方法一般有两种：

2.1.使用mknod命令：

mknod /dev/文件名 c 主设备号 次设备号

2.2.使用函数在驱动程序中创建

通过cat /proc/devices可看到新增的主设备号249，
此刻使用命令mknod /dev/memdev0 249 0创建设备文件
ls /dev就可以看到新增的设备文件

3.驱动程序的调用

write_mem.c
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
    int fd = 0;
    int src = 2013;

    /*打开设备文件*/
    fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR);

    /*写入数据*/
    write(fd, &src, sizeof(int));

    /*关闭设备*/
    close(fd);

    return 0;

}

使用arm-none-linux-gnueabi-gcc write-mem.c -o write-mem -static编译该文件，将文件下载到开发板上,./write-mem执行，
若报错-/bin/sh: ./write-mem:not found,在linux虚拟机上的文件路径下，使用arm-linux-readelf -d write-mem查询应用程序的动态链接库。发现缺少动态链接库
使用-static编译应用程序不会出现以上问题。
执行成功后将2013写入模拟寄存器。

#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
    int fd = 0;
    int dst = 0;

    /*打开设备文件*/
    fd = open("/dev/memdev0",O_RDWR);

    /*读取数据*/
    read(fd, &dst, sizeof(int));

    printf("dst is %d\n",dst);

    /*关闭设备*/
    close(fd);

    return 0;

}

使用arm-none-linux-gnueabi-gcc read-mem.c -o read-mem -static编译该文件，将文件下载到开发板上,./read-mem执行会读出dst is 2013

4总结：

首先编写虚拟寄存器的驱动程序
创建字符设备文件或者说设备节点，
通过应用程序write-mem写入2013，
通过应用程序read-mem读出2013，