linux设备驱动框架
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一.Linux设备分类
字符设备： 以字节为单位读写的设备。
块设备 ： 以块为单位（效率最高）读写的设备。
网络设备 ： 用于网络通讯设备。
在linux的世界里一切皆文件，所有的硬件设备操作到应用层都会被抽象成文件的操作。我们知道如果应用层要访问硬件设备，它必定要调用到硬件对应的驱动程序。Linux内核有那么多驱动程序，应用怎么才能精确的调用到底层的驱动程序呢？
在这里我们拿字符设备为例，来看一下应用程序如何和底层驱动程序关联起来。
必须知道的知识：
(1) 在Linux文件系统中，每个文件都用一个struct inode结构体来描述，这个结构体记录了这个文件的所有信息，例如文件类型，访问权限等。
(2) 在linux操作系统中，每个驱动程序在应用层的/dev目录或者其他如/sys目录下都会有一个文件与之对应。
(3) 在linux操作系统中, 每个驱动程序都有一个设备号。
(4) 在linux操作系统中，每打开一次文件，Linux操作系统会在VFS层分配一个struct file结构体来描述打开的文件。
注意：常常我们认为，struct inode描述的是文件的静态信息，即这些信息很少会改变，而struct file描述的是动态信息，即对文件的操作的时候，struct file里面的信息经常会发生变化。典型的是struct file结构体里面的f_ops(记录当前文件的位移量)，每次读写一个普通文件时f_ops的值都会发生改变。
通过上图我们可以知道，如果想访问底层设备，就必须打开对应的设备文件。也就是在这个打开的过程中，Linux内核将应用层和对应的驱动程序关联起来。
(1) 当open函数打开设备文件时，可以根据设备文件对应的struct inode结构体描述的信息，可以知道接下来要操作的设备类型（字符设备还是块设备），还会分配一个struct file结构体。
(2) 根据struct inode结构体里面记录的设备号，可以找到对应的驱动程序。这里以字符设备为例。在Linux操作系统中每个字符设备都有一个struct cdev结构体。此结构体描述了字符设备所有信息，其中最重要的一项就是字符设备的操作函数接口。
(3) 找到struct cdev结构体后，linux内核就会将struct cdev结构体所在的内存空间首地址记录在struct inode结构体i_cdev成员中，将struct cdev结构体中的记录的函数操作接口地址记录在struct file结构体的f_ops成员中。
(4) 任务完成，VFS层会给应用返回一个文件描述符（fd）。这个fd是和struct file结构体对应的。接下来上层应用程序就可以通过fd找到struct file，然后在有struct file找到操作字符设备的函数接口了。
三 . 如何编写字符设备驱动。
四. 字符驱动相关函数分析。
五. 开始写字符设备驱动程序
#include
#include
#include
#include
#define MAJOR_NUM 168
struct mycdev
{
unsigned char buffer[50];
struct cdev cdev;
}dev_fifo;
MODULE_LICENSE("GPL");
static int dev_fifo_open(struct inode *inode,struct file *file){
printk("dev_fifo_open success!")
return 0;
}
static ssize_t dev_fifo_read(struct file *file,char __user *buf,size_t size,loff_t *ppos)
{
printk("dev_fifo_read success");
return 0;
}
static ssize_t dev_fifo_write(struct file *file,const char __user *buf,size_t size,loff_t *ppos)
{
printk("dev_fifo_write success");
return 0;
}
static const struct file_operations fifo_operations = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = dev_fifo_open,
.read = dev_fifo_read,
.write = dev_fifo_write,
};
int __init dev_fifo_init(void)
{
int ret;
dev_t dev_num;
//初始化字符设备
cdev_init(&dev_fifo.cdev,&fifo_operations);
//设备号：主设备号（12Bit）|次设备号（20BIT）
dev_num = MKDEV(MAJOR_NUM,0);
//注册设备号
ret = register_chrdev_region(dev_num,1,"dev_fifo");
if(ret < 0)
{
printk("Fail to register_chrdev_region");
return -EIO;
}
//添加设备到操作系统。
ret = cdev_add(&dev_fifo.cdev,dev_num,1);
if(ret < 0)
{
printk("fail to cdev_add");
goto unregister_chrdev;
}
printk("Register dev_fifo to system.ok!\n");
return 0;
unregister_chrdev:
unregister_chrdev_region(MKDEV(MAJOR_NUM,0),1);
return -1;
}
void __exit dev_fifo_exit(void)
{
//从系统中删除添加的字符设备
cdev_del(&dev_fifo.cdev);
//释放申请的设备号
unregister_chrdev_region(MKDEV(MAJOR_NUM,0),1);
printk("Exit dev_fifo ok!");
return；
}
module_init(dev_fifo_init);
module_exit(dev_fifo_exit); 