Linux内核学习－字符设备驱动学习（一）
Linux内核学习－字符驱动学习（一）
现在学习一下Linux的字符设备驱动，参考的样本应该就是ldd3这书大概第3章的内容吧。
下面的所说的字符设备都是基于2.6内核的，
一般的流程都是，呵呵，其实也不算是一般的流程了，只是手动加载字符设备驱动的一种方法吧，
1. 先使用register_chrdev_region或alloc_chrdev_region来注册一个字符设备的设备号，大家都知道Linux是通过设备号来找到相应的驱动程序的，所以你要注册字符设备的时候，需要一个设备号或系统为你指定一个设备号。这两函数的差别就是register_chrdev_region是注册指定设备号的字符设备，这个如果注册设备号已经存在则有可能会失败，而alloc_register_region是系统分配一个未使用的设备号然后再注册
2. 再使用cdev_add函数，把该设备号相应的文件操作file_operation文件操作入口表添加到内核的散列表里面，其中file_operation是需要你在驱动里面实现的。然后使用命令mknod，创建与该字符设备（设备号）对应的设备节点，当有用户程序打开这个设备并对其操作时候，系统会调用kobj_lookup() 函数，根据设备编号就可以找到 cdev 结构变量，从而取出其中的 ops （file_operation）字段，跳到相应的驱动入口去执行。
3. 当需要卸载驱动的时候（手动加载），需要做一些清理工作，cdev_del函数把散列表里面的数据清除，再调用unregister_chrdev_region.
下面简单介绍一下相关的函数：
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上面有个count参数，文字意义上是数量的意思，而从函数名中的_region可以看出是注册某一范围的设备号的
把这两个结合起来就是说，注册使用从first[或dev]到(frist+count)[或dev+count]，这个编号范围的设备使用该驱动。。。
内核用dev_t类型（<linux/types.h>）来保存设备编号，dev_t是一个32位的数，12位表示主设备号，20为表示次设备号。
在实际使用中，是通过<linux/kdev_t.h>中定义的宏来转换格式。
| (dev_t)-->主设备号、次设备号 | MAJOR(dev_t dev) MINOR(dev_t dev) |
| 主设备号、次设备号-->(dev_t) | MKDEV(int major,int minor) |
如果只是在module_init函数里面做上面的这一步，加载内核模块的时候，会可以cat /proc/devices里面看到你注册的设备和主设备号。
大家应该都知道file_operation函数的，它在<linux/fs.h>文件里面有定义，是一个保存驱动操作函数入口的结构体，我们要做的工作基本都在这里，完成这一步之后，使用cdev_add函数，把设备号与相应的file_operation指针添加到系统cdev_map 散列表里面去，
初始化struct cdev
void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
初始化cdev.owner
cdev.owner = THIS_MODULE;
cdev.ops = &fops;
cdev设置完成，通知内核struct cdev的信息（在执行这步之前必须确定你对struct cdev的以上设置已经完成！）
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
这里面的count的意义跟上面register_chrdev_region中的是一样的。
从系统中移除一个字符设备：void cdev_del(struct cdev *p)
完成这一步之后，你已经注册了字符设备，但是你还不能对它进行操作（打开，关闭读，写等），你需要使用mknod命令手动的去生成一个设备号对应的索引节点，这个需要管理员权限的，你的主设备号可以通过cat /proc/devices看到
mknod - make block or character special files
mknod [OPTION]... NAME TYPE [MAJOR MINOR]
option 有用的就是 -m 了
name 自定义
type 有 b 和 c 还有 p
主设备号
次设备号
sudo mknod /dev/char01 c 250 0
最后你可以在你的用户程序里面使用open("/dev/char01", O_RDONLY);去打开这个设备了，
由于创建/dev/*节点的时候，是只有管理员有权限的，所以你的测试程序也需要管理员权限执行。
下面是相应的源文件：
char01.c
#include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/kdev_t.h> #include <linux/cdev.h> ///////////////////////////////////////////////// MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL"); ///////////////////////////////////////////////// int char01_open(struct inode *inode, struct file *filp) { printk("char01 open!/n"); return 0; } int char01_release(struct inode *inode, struct file filp) { printk("char01 release!/n"); return 0; } ssize_t char01_read(struct file *filp, char *buf, size_t count, loff_t f_pos) { printk("char01 read!/n"); return 0; } ssize_t char01_write(struct file *filp, char *buf, size_t count, loff_t f_pos) { printk("char01 write!/n"); return 0; } ///////////////////////////////////////////////// struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = char01_open, .release= char01_release, .read = char01_read, .write = char01_write }; dev_t devno; int nr = 5; struct cdev dev; int setup_char01(void) { int result; int major; result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, nr, "char01"); if (result != 0) { printk("alloc_chrdev_region failed!/n"); return -1; } printk("alloc_chrdev_region ok!/n"); major = MAJOR(devno); cdev_init(&dev, &fops); dev.owner = THIS_MODULE; dev.ops = &fops; dev.dev = devno; if (cdev_add(&dev, devno, nr) < 0) { printk("cdev_add failed!/n"); unregister_chrdev_region(devno, nr); return -1; } printk("cdev_add ok!/n"); return 0; } ///////////////////////////////////////////////// static int __init char01_init(void) { printk("char01 init!/n"); return setup_char01(); } static void __exit char01_exit(void) { printk("char01 exit!/n"); unregister_chrdev_region(devno, nr); cdev_del(&dev); } module_init(char01_init); module_exit(char01_exit);
Makefile:
obj-m := char01.o PWD := $(shell pwd) K_DIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build all: $(MAKE) -C $(K_DIR) M=$(PWD) modules clean: $(MAKE) -C $(K_DIR) M=$(PWD) clean test:char01_test.o gcc -o $@ $<
测试文件,char01_test.c
#include <stdio.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> ///////////////////////////////////////////////// int main(int argc, char **argv) { int fd; fd = open("/dev/char01", O_RDONLY); if (fd < 0) { printf("open /dev/char01 failed!/n"); printf("%s/n", strerror(errno)); return -1; } printf("open /dev/char01 ok!/n"); close(fd); return 0; }
参考文章：
http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=20543672&do=blog&id=94290