Linux字符设备驱动程序的一个简单示例
一.开发环境：
主 机：VMWare--Fedora 9
开发板：友善之臂mini2440--256MB Nandflash
编译器：arm-linux-gcc-
#ifndef _MEMDEV_H_
#define _MEMDEV_H_
#ifndef MEMDEV_MAJOR
#define MEMDEV_MAJOR 254 /*预设的mem的主设备号*/
#endif
#ifndef MEMDEV_NR_DEVS
#define MEMDEV_NR_DEVS 2 /*设备数*/
#endif
#ifndef MEMDEV_SIZE
#define MEMDEV_SIZE 4096
#endif
/*mem设备描述结构体*/
struct mem_dev
{
char *data;
unsigned long size;
};
#endif /* _MEMDEV_H_ */
#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include "memdev.h"
static mem_major = MEMDEV_MAJOR;
module_param(mem_major, int, S_IRUGO);
struct mem_dev *mem_devp; /*设备结构体指针*/
struct cdev cdev;
/*文件打开函数*/
int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct mem_dev *dev;
/*获取次设备号*/
int num = MINOR(inode->i_rdev);
if (num >= MEMDEV_NR_DEVS)
return -ENODEV;
dev = &mem_devp[num];
/*将设备描述结构指针赋值给文件私有数据指针*/
filp->private_data = dev; //方便以后对该指针的使用
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;
struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
/*判断读位置是否有效*/
if (p >= MEMDEV_SIZE) //超出读取范围，返回0表示读取不到数据
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p;
/*读数据到用户空间*/
if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count))
{
ret = - EFAULT;
}
else
{
*ppos += count;
ret = count;
printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);
}
return ret;
}
/*写函数*/
static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
unsigned long p = *ppos;
unsigned int count = size;
int ret = 0;
struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
/*分析和获取有效的写长度*/
if (p >= MEMDEV_SIZE)
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p;
/*从用户空间写入数据*/
if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count))
ret = - EFAULT;
else
{
*ppos += count;
ret = count;
printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n", count, p);
}
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 0: /* SEEK_SET */
newpos = offset;
break;
case 1: /* SEEK_CUR */
newpos = filp->f_pos + offset;
break;
case 2: /* SEEK_END */
newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;
break;
default: /* can't happen */
return -EINVAL;
}
if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))
return -EINVAL;
filp->f_pos = newpos;
return newpos;
}
/*文件操作结构体*/
static const struct file_operations mem_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.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)
{
int result;
int i;
dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0);
/* 静态申请设备号*/
if (mem_major)
result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");
else /* 动态分配设备号 */
{
result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");
mem_major = MAJOR(devno);
}
if (result < 0)
return result;
/*初始化cdev结构*/
cdev_init(&cdev, &mem_fops);//使cdev与mem_fops联系起来
cdev.owner = THIS_MODULE;//owner成员表示谁拥有这个驱动程序，使“内核引用模块计数”加1；THIS_MODULE表示现在这个模块被内核使用，这是内核定义的一个宏
cdev.ops = &mem_fops;
/* 注册字符设备 */
cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);
/* 为设备描述结构分配内存*/
mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);//目前为止我们始终用GFP_KERNEL
if (!mem_devp) /*申请失败*/
{
result = - ENOMEM;
goto fail_malloc;
}
memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));
/*为设备分配内存*/
for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++)
{
mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;
mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);//分配出来的地址存在此
memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);
}
return 0;
fail_malloc:
unregister_chrdev_region(devno, 1);
return result;
}
/*模块卸载函数*/
static void memdev_exit(void)
{
cdev_del(&cdev); /*注销设备*/
kfree(mem_devp); /*释放设备结构体内存*/
unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*释放设备号*/
}
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(memdev_init);
module_exit(memdev_exit);
三.编译源码
1.把这两个驱动源文件复制进内核linux-2.6.32.2/drivers/char目录下
2.修改该目录下的Kconfig文件添加
config MEMDEV_DRIVER
tristate "memdev driver"
3.修改该目录下的Makefile文件,依葫芦画瓢，添加
obj-$(CONFIG_HELLO_DRIVER) += memdev.o
至此，文件以添加进内核。
4.到Linux-2.6.32.2源代码根目录下执行
make menuconfig
在字符设备中找到菜单项“memdev driver“，就是我们刚才添加的驱动模块，选为M
5.在Linux-2.6.32.2源代码根目录下执行
make modules
就能生成内核模块文件memdev.ko
至此，我们已经完成驱动模块的编译。
四.把驱动下载到开发版并安装
1.把memdev.ko 下载到开发板，并移到/lib/modules/2.6.29.4-FriendlyARM目录下，然后在开发板中执行
#modprobe memdev
(注意用modprobe命令不需要.ko后缀，rmmod也是如此，这个经常会忘记)
当然你也可以用insmod命令：insmod memdev.ko
2.创建设备文件节的
#mknod /dev/memdev0 c 254 0
五.测试
测试代码如下：
app_mem.c
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE *fp0 = NULL;
char Buf[4096];
/*初始化Buf*/
strcpy(Buf,"Mem is char dev!");
printf("BUF: %s\n",Buf);
/*打开设备文件*/
fp0 = fopen("/dev/memdev0","r+");
if (fp0 == NULL)
{
printf("Open Memdev0 Error!\n");
return -1;
}
/*写入设备*/
fwrite(Buf, sizeof(Buf), 1, fp0);
/*重新定位文件位置（思考没有该指令，会有何后果)*/
fseek(fp0,0,SEEK_SET);
/*清除Buf*/
strcpy(Buf,"Buf is NULL!");
printf("BUF: %s\n",Buf);
/*读出设备*/
fread(Buf, sizeof(Buf), 1, fp0);
/*检测结果*/
printf("BUF: %s\n",Buf);
return 0;
}
把程序交叉编译后传到板子上执行
程序输出结果如下：
结果和预想的一样。
六.总结
我原本并没打算把他下载到开发板上运行，以为在虚拟机上就可以运行了，但是insmod的时候老是出现一个错误
insmod error inserting 'memdev.ko': -1 Invalid module format
后来在网上查了一些资料，这个错误可能是因为内核代码树与内核不一样，我用uname -a 查看了一下，发现我的内核版本是2.6.25-14。另外我用file命令查看了一下生成的memdev.ko 文件，发现是编译成了ARM平台上的文件。我的开发板的内核是和内核代码树一样的，于是还是下载到了板子上实验，在板子上没有出现刚才的错误。