【Linux驱动】字符设备驱动相关宏 / 函数介绍（module_init、register_chrdev）

驱动运行有两种方式：

• 方式一：直接编译到内核，Linux内核启动时自动运行驱动程序
• 方式二：编译成模块，使用 insmod 命令加载驱动模块

我们在调试的时候，采用第二种方式是最合适的，每次修改驱动只需要编译一下驱动代码，然后使用 insmod 命令加载驱动模块（ .ko 文件 ），不需要编译整个 Linux 代码。

下面以第二种方式为例，来了解一下编写字符驱动模块需要用到哪些宏或者函数。

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目录

一、驱动模块的加载 / 卸载 —— module_init / module_exit

二、字符设备的注册 / 注销 —— register_chrdev 

三、添加实现设备的具体操作函数

四、添加 LICENSE 和作者信息 —— MODULE_LICENSE

五、动态分配 / 释放设备号 —— alloc_chrdev_region

六、总结：字符驱动模板 

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一、驱动模块的加载 / 卸载 —— module_init / module_exit

驱动模块被加载，可能需要有一些初始化，但是我们要如何让内核去调用我们写的初始化函数呢，这就需要内核提供的宏： module_init 、module_exit

module_init(xxx_init);     //注册模块加载函数
module_exit(xxx_exit);     //注册模块卸载函数

module_init

        当前模块被加载到内核时，会自动调用 xxx_init 函数，这里的 module_init 就有点像是在给内核传递 xxx_init 函数的函数指针。

module_exit

        同理，当我们想卸载模块时，可能会有一些收尾工作要做，比如关闭某个引脚。当前模块被卸载的时候，会自动调用 xxx_exit 函数。

// 使用 __init 修饰
static int __init chrdevbase_init(void)
{
    /* 驱动入口实现 */
	return 0;
}

// 使用 __exit 修饰
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
    /* 驱动出口实现 */
}
module_init(chrdevbase_init);     //注册模块加载函数
module_exit(chrdevbase_exit);     //注册模块卸载函数

二、字符设备的注册 / 注销 —— register_chrdev 

注册字符设备的目的是在你的驱动被加载到内核时，会在 /dev/ 目录下生成你的字符设备文件，应用程序读写这个字符设备文件时，就会自动调用驱动中的 read / write 函数。

这样就建立起了应用程序和驱动之间的基本联系。同理，注销时，/dev/ 下对应文件会被删除。register_chrdev、unregister_chrdev 是早期注册字符设备的函数，函数声明如下：

// 字符设备注册
static inline int register_chrdev(unsigned int major, const char *name,
				  const struct file_operations *fops);
// 字符设备注销
static inline void unregister_chrdev(unsigned int major, const char *name);

register_chrdev 参数解析

major：主设备号，Linux 下每个设备都有一个设备号，可以使用cat /proc/devices 查看已经使用的设备号。静态分配时注意不要和已有设备号重复；如果要动态分配，可以参考第六部分《动态分配设备号》

name：设备名称，当驱动注册成功以后，在 /dev/ 下显示的名称

fops：当前驱动的操作函数集合，函数声明放在file_operations结构体中，这里要传入的就是file_operations结构体指针。

unregister_chrdev 参数解析

major：要注销的设备对应的主设备号。

name：要注销的设备对应的设备名。 

三、添加实现设备的具体操作函数

上面注册字符设备的第三个参数是 fops ，这里要传入的就是你要为当前设备注册哪些操作函数，比如定义了下面的结构体，结构体对象为 chrdevbase_fops，同时要为该结构体注册 open、read、write 、close 函数：

• open 函数：chrdevbase_open
• read 函数：chrdevbase_read
• write 函数：chrdevbase_write
• close 函数：chrdevbase_release

/*
 * 设备操作函数结构体
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,     // 注册当前结构体的指针对象
	.open = chrdevbase_open,
	.read = chrdevbase_read,
	.write = chrdevbase_write,
	.release = chrdevbase_release,
};

既然这里已经注册了 open、read、write 、close 函数，那么你需要自己去实现这些操作函数，关于这些函数的声明，可以在 include/linux/fs.h 的第 1588 行找到。

/* 打开设备 */
static int chrdevbase_open(struct inode *, struct file *)
{
    /* 用户实现具体功能 */
    return 0;
}

/* 读取设备 */
static ssize_t chrdevbase_read(struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
{
    /* 用户实现具体功能 */
    return 0;
}

/* 向设备写数据 */
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *)
{
    /* 用户实现具体功能 */
    return 0;
}

/* 关闭设备 */
static int chrdevbase_release (struct inode *, struct file *)
{
    /* 用户实现具体功能 */
    return 0;
}

四、添加 LICENSE 和作者信息 —— MODULE_LICENSE

驱动模块中必须添加 LICENSE 信息，不然编译会报错，作者信息可有可无。LICENSE 和作者信息的添加使用 如下两个函数：

MODULE_LICENSE("GPL");       //添加模块 LICENSE 信息
MODULE_AUTHOR("作者名");     //添加模块作者信息

 

五、动态分配 / 释放设备号 —— alloc_chrdev_region

动态分配设备号 —— alloc_chrdev_region

函数声明如下：

int alloc_chrdev_region(dev_t *dev, \
                        unsigned baseminor, \
                        unsigned count, \
                        const char *name);

dev：输出型参数。保存申请到的设备号

baseminor：次设备号起始地址。alloc_chrdev_region 可以申请一段连续的多个设备号，这 些设备号的主设备号一样，但是次设备号不同，次设备号以 baseminor 为起始地址地址开始递 增。一般 baseminor 为 0，也就是说次设备号从 0 开始。

count：要申请的设备号数量

name：设备名字

动态释放设备号 —— unregister_chrdev_region

注销字符设备之后要释放掉设备号。函数声明如下：

void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);

from：要释放的设备号。（这里指的是主设备号，并非上面次设备号的起始地址）

count：表示从 from 开始，要释放的设备号数量。

六、总结：字符驱动模板 

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define CHRDEVBASE_MAJOR 200 /* 主设备号 */
#define CHRDEVBASE_NAME "chrdevbase" /* 设备名 */

/* 打开设备 */
static int chrdevbase_open(struct inode *, struct file *)
{
    /* 用户实现具体功能 */
    return 0;
}

/* 读取设备 */
static ssize_t chrdevbase_read(struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
{
    /* 用户实现具体功能 */
    return 0;
}

/* 向设备写数据 */
static ssize_t chrdevbase_write(struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *)
{
    /* 用户实现具体功能 */
    return 0;
}

/* 关闭设备 */
static int chrdevbase_release (struct inode *, struct file *)
{
    /* 用户实现具体功能 */
    return 0;
}

/*
 * 设备操作函数结构体
 */
static struct file_operations chrdevbase_fops = {
	.owner = THIS_MODULE, 
	.open = chrdevbase_open,
	.read = chrdevbase_read,
	.write = chrdevbase_write,
	.release = chrdevbase_release,
};

/*
 * @description	: 驱动入口函数 
 * @param 		: 无
 * @return 		: 0 成功;其他 失败
 */
static int __init chrdevbase_init(void)
{
	int retvalue = 0;

	/* 注册字符设备驱动 */
	retvalue = register_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME, &chrdevbase_fops);
	if(retvalue < 0){
		printk("chrdevbase driver register failed\r\n");
	}
	printk("chrdevbase init!\r\n");
	return 0;
}

/*
 * @description	: 驱动出口函数
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
static void __exit chrdevbase_exit(void)
{
	/* 注销字符设备驱动 */
	unregister_chrdev(CHRDEVBASE_MAJOR, CHRDEVBASE_NAME);
	printk("chrdevbase exit!\r\n");
}

/* 
 * 将上面两个函数指定为驱动的入口和出口函数 
 */
module_init(chrdevbase_init);
module_exit(chrdevbase_exit);

/* 
 * LICENSE和作者信息
 */
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("author_name");