前面分析了驱动中的一些基本结构,下面结合实例分析一下驱动的编写及实现
下面这个例子来处网上:
#include <linux/module.h> //模块所需的大量符号和函数定义 #include <linux/init.h> //指定初始化和清楚函数 #include <linux/fs.h> //文件系统相关的函数和头文件 #include <linux/cdev.h> //cdev结构的头文件 #include <asm/uaccess.h> //在内核和用户空间中移动数据的函数 #include <linux/slab.h> //kfree、kmalloc分配头文件 MODULE_LICENSE("GPL"); //指定代码使用的许可证 //文件操作函数的声明 int globalvar_open(struct inode *, struct file *); int globalvar_release(struct inode *, struct file *); ssize_t globalvar_read(struct file *, char *, size_t, loff_t *); ssize_t globalvar_write(struct file *, const char *, size_t, loff_t *); int dev_major = 50; //指定主设备号 int dev_minor = 0; //指定次设备号首先是头文件的包含,注意要包含slab.h头文件,否则会找不到kfree等函数。然后定义了主次设备号,这个在创建设备的时候会用到。
struct file_operations globalvar_fops= //将文件操作与分配的设备号相连 { owner: THIS_MODULE, //指向拥有该模块结构的指针 open: globalvar_open, release: globalvar_release, read: globalvar_read, write: globalvar_write, }; struct globalvar_dev //用来表示我们定义设备的结构 { int global_var; //这个变量代表要操作的设备 struct cdev cdev; //内核中表示字符设备的结构 }; struct globalvar_dev *my_dev; //设备结构的指针
接着定义了一个结构体中,中间包含一个cdev结构,这个结构是字符设备中的一个重要的结构
//打开设备文件系统调用对应的操作 int globalvar_open(struct inode *inode, struct file *filp) { struct globalvar_dev *dev; //根据inode结构的cdev字段,获得整个设备结构的指针 dev=container_of(inode->i_cdev, struct globalvar_dev, cdev); //将file结构中的private_data字段指向已分配的设备结构 filp->private_data=dev; return 0; } //关闭设备文件系统调用对应的操作 int globalvar_release(struct inode *inode, struct file *filp) { return 0; } //读设备文件系统调用对应的操作 ssize_t globalvar_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *off) { //获取指向已分配数据的指针 struct globalvar_dev *dev=filp->private_data; //将设备变量值复制到用户空间 if(copy_to_user(buf, &dev->global_var, sizeof(int))) { return -EFAULT; } return sizeof(int); //返回读取数据的大小 } //写设备文件系统调用对应的操作 ssize_t globalvar_write(struct file *filp, const char *buf, size_t len, loff_t *off) { //获取指向已分配数据的指针 struct globalvar_dev *dev=filp->private_data; //从用户空间复制数据到内核中的设备变量 if(copy_from_user(&dev->global_var, buf, sizeof(int))) { return -EFAULT; } return sizeof(int); //返回写数据的大小 }定义了几个系统调用相应的函数,需要注意的是在open的时候将上面定义的结构保存在了file结构的private_data中,这样再以后的操作的时候 只要从这里面取出来就可以了,如在read的时候将dev中的值拷贝给调用者
static void __exit globalvar_exit(void) //退出模块时的操作 { dev_t devno=MKDEV(dev_major, dev_minor); //dev_t是用来表示设备编号的结构 cdev_del(&my_dev->cdev); //从系统中移除一个字符设备 kfree(my_dev); //释放自定义的设备结构 unregister_chrdev_region(devno, 1); //注销已注册的驱动程序 printk("globalvar unregister success\n"); } static int __init globalvar_init(void) //初始化模块的操作 { int ret, err; dev_t devno=MKDEV(dev_major, dev_minor); //动态分配设备号,次设备号已经指定 ret=alloc_chrdev_region(&devno, dev_minor, 1, "globalvar"); //保存动态分配的主设备号 dev_major=MAJOR(devno); printk("dev_major = %d.\n", dev_major); //根据期望值分配设备号 //ret=register_chrdev_region(devno, 1, "globalvar"); if(ret<0) { printk("globalvar register failure\n"); globalvar_exit(); //如果注册设备号失败就退出系统 return ret; } else { printk("globalvar register success\n"); } //为设备在内核空间分配空间 my_dev=kmalloc(sizeof(struct globalvar_dev), GFP_KERNEL); if(!my_dev) { ret=-ENOMEM; //如果分配失败返回错误信息 printk("create device failed\n"); } else //如果分配成功就可以完成设备的初始化 { my_dev->global_var=0; //设备变量初始化为0 cdev_init(&my_dev->cdev, &globalvar_fops); //初始化设备中的cdev结构 my_dev->cdev.owner=THIS_MODULE; //初始化cdev中的所有者字段 err=cdev_add(&my_dev->cdev, devno, 1); //向内核添加这个cdev结构的信息 if(err<0) printk("add device failure\n"); //如果添加失败打印错误消息 } return ret; } module_init(globalvar_init); //模块被装载时调用globalvar_init module_exit(globalvar_exit); //模块被卸载时调用globalvar_exit接下来的就是模块的初始化即退出了,初始化的时候有两种方法分配主设备号,一种是调用alloc_chrdev_region动态分配,这个时候主设备号是随机的,后面创建设备需要注意匹配,否则调用open的时候会失败,另外一种就是调用 register_chrdev_region分配固定的主次设备号,这个时候主次设备号就是文件前面定义的 50 和0
撯接着给我们定义的结构分配空间赋值,调用cdev_init初始化cdev并将前面定义的file_operations结构赋值给它,最后调用cdev_add向内核添加这个cdev结构。
makefile比较简单
EXTRA_CFLAGS := -g obj-m += globalvar.o default: make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build/ SUBDIRS=$(shell pwd) modules
可以使用cat /proc/devices 或dmesg或lsmod查看下模块是否加载成功
加载成功后可以用mknod创建一个设备文件
root@leaves-desktop:/home/leaves/Test/cha# rmmod globalvar.ko root@leaves-desktop:/home/leaves/Test/cha# insmod globalvar.ko root@leaves-desktop:/home/leaves/Test/cha# rm -f /dev/globalvar root@leaves-desktop:/home/leaves/Test/cha# mknod /dev/globalvar c 250 0 root@leaves-desktop:/home/leaves# ^C root@leaves-desktop:/home/leaves# cat /proc/kmsg <4>[82981.675828] dev_major = 250. <4>[82981.675918] globalvar register success这里使用的是动态分配主设备号这里可以看到分配的主设备号是250,所以创建调用的时候使用mknod /dev/globalvar c 250 0,如果是固定分配,对应这里文件定义的主调和号是50,这里创建设备应该使用mknod /dev/globalvar c 50 0
设备创建发好后,我们需要一个程序来测试 一下:
#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <stdio.h> #include <fcntl.h> main() { int fd, num; fd=open("/dev/globalvar", O_RDWR, S_IRUSR|S_IWUSR); //可读写方式打开设备文件 if(fd!=-1) { read(fd, &num, sizeof(int)); //读取设备变量 printf("The globalvar is %d\n", num); printf("Please input the num written to globalvar\n"); scanf("%d", &num); write(fd, &num, sizeof(int)); //写设备变量 read(fd, &num, sizeof(int)); //再次读取刚才写的值 printf("The globalvar is %d\n", num); close(fd); //关闭设备文件 } else { perror("ERROR:"); printf("Device open failure\n"); } }这里只是简单的打开设备读写数据
如果创建的设备没有问题,是应该可以和设备文件交互的
root@leaves-desktop:/home/leaves/Test/cha# ./a.out The globalvar is 0 Please input the num written to globalvar