字符设备驱动程序设计
1.设备描述结构cdev
在任何一种驱动模型中，设备都会用内核中的一种结构来描述。我们的字符设备在内核中使用struct cdev来描述。
struct cdev{
struct kobject kobj;
struct module *owner;
const struct file_operations *ops;//设备操作集
struct list_head list;
dev_t dev;//设备号
unsigned int count；//设备数量
}；1.设备号
设备号
主设备号：设备文件通过主设备号来连接驱动程序，其反应的是设备的类型
次设备号：同一类型的设备文件通过次设备号来区分，连接驱动程序
例如：串口程序对应三个串口，每个串口的主设备号一样次设备号不同总结：即设备驱动程序主设备号来判断是哪一类型的设备文件，通过次设备号来判断是哪一个设备文件。
设备号——操作
linux内核中使用dev_t类型来定义设备号，dev_t这种类型其实质为32位的unsigned int，其中高12位为主设备号，低20位为次设备号。如果知道主设备号，次设备号，怎么组合合成dev_t类型？
dev_t dev = MKDEV(主设备号，次设备号)如何从dev_t中分解出主设备号?
主设备号=MAJOR(dev_t dev)如何从dev_t中分解出次设备号?
主设备号=MINOR(dev_t dev)
设备号——分配
如何为设备分配一个主设备号？静态申请
开发者自己选择一个数字作为主设备号，然后通过函数register_chrdev_region向内核申请使用。
缺点：如果申请使用的设备号已经被内核中的其他驱动使用了，则申请失败。动态分配
使用alloc_chrdev_region由内核分配一个可用的主设备号。
优点：因为内核知道哪些已经被使用了，所以不会导致分配到已经使用的号。
设备号的注销
不管使用哪种方法分配设备号，都应该在驱动退出时，使用unregister_chrdev_region函数释放这些设备号。
1.2 操作函数集：
linux内核中的操作函数集
操作函数集
struct file_operations是一个函数指针的集合，定义能在设备上进行的操作。结构中的函数指针指向驱动中的函数，这些函数实现一个针对设备的操作，对于不支持的操作则设置函数指针为NULL。
struct file_operations dev_fops = ｛
.llseek = NULL,
.read = dev_read,
.write = dev_write,
.ioctl = dev_ioctl,
.open =dev_open,
.release = dev_release,
｝;2.字符设备初始化
2.1设备描述结构
描述结构——分配
cdev变量的定义可以采用静态和动态两种办法静态分配
struct cdev mdev；动态分配
struct cdev *pdev = cdev_alloc()；
描述结构——初始化
struct cdev的初始化使用cdev_init函数来完成。
cdev_init（struct cdev *cdev,const struct file_operations *fops）
参数：
cdev：待初始化的cdev结构
fops：设备对应的操作函数集
描述结构——注册：
字符设备的注册使用cdev_add函数来完成。
cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
参数：
p:待添加到内核的字符设备结构
dev：设备号
count：该类设备的设备的个数
- 硬件初始化
根据硬件手册进行硬件初始化
2.2设备操作原型
学习方向：这些设备操作方法在什么时候调用？完成什么样的工作？
设备操作方法
int （*open）（struct inode*，struct file *）
打开设备，响应open系统int （release）（struct inode ，struct file *）：
关闭设备，响应close系统调用
-
loff_t （*llseek）（struct file*，loff_t, int）
重定位读写指针响应lseek系统调用ssize_t（read）（struct file，char __user*, size_t, loff_t *）
从设备读取数据，响应read系统调用ssize_t（*write）（struct file*，const char __user*, size_t, loff_t*）
向设备中写入数据，响应write系统调用
Srtuct file
在linux系统中，每一个打开的文件，在内核中都会关联一个struct file，它由内核在打开文件时创建，在文件关闭后释放。- 重要成员：
loff_t f_pos//文件读写指针
struct file_operations *f_op//该文件所对应的操作
- 重要成员：
Struct inode
每一个存在于文件系统里面的文件都会关联一个inode结构，该结构主要用来记录文件物理上的信心。因此，他和代表打开的文件的file结构是不同。一个文件没有被打开时不会关联file结构，但是却会关联一个inode结构。
重要成员
dev_t i_rdev:设备号设备操作——open
open设备方法是驱动程序用来为以后的操作完成初始化准备工作的。在大部分驱动程序中，open完成如下工作：- 标明次设备号
- 启动设备
设备操作——release
release方法的作用正好与open相反。这个设备方法有时也称为close，它应该：关闭设备设备操作——read
read设备方法通常完成2件事情：- 从设备中读取数据（属于硬件访问类操作）
- 将读取到的数据返回给应用程序
size_t （*read）（struct file *filp, char __user *buff, size_t count, loff_t *offp）参数分析：
filp ：与字符设备文件关联的file结构指针，由内核创建。
buff ：从设备读取到的数据，需要保存到的位置。由read系统调用提供该参数。
count：请求传输的数据量，由read系统调用提供该参数。
offp : 文件的读写位置，由内核从file结构中取出后，传递进来。注意：buff参数是来源于用户空间的指针，这类指针都不能被内核代码直接引用，必须使用专门的函数
int copy_from_user(void *to, const void __user *from, int n)int copy_to_user(void __user *to, const void *from, int n)
设备操作——write
write设备方法通常完成两件事：- 从应用程序提供的地址中取出数据
将数据写入设备（属于硬件访问类操作）
ssize_t (* write) (struct file *,const char __user *,size_t, loff_t * )
其参数类似于read
2.3驱动注销
当我们从内核中卸载驱动程序的时候，需要使用cdev_del函数来完成字符驱动设备的注销
3.字符设备驱动程序编写实例：
linux字符驱动模型
运行于mini2440平台
- 驱动程序
#include