国嵌--linux字符设备驱动学习之memdev设备
memdev.h 自定义头文件
******************************************************************************
#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//分配内存的大小
#endif
/*mem设备描述结构体*/
struct mem_dev
{
char *data; //分配到的内存的起始地址
unsigned long size; //内存的大小
};
#endif /* _MEMDEV_H_ */
memdev.c 一个完整的字符驱动程序
*******************************************************************************
#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);// inode->i_rdev包含实际的设备编号
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;//使用这个成员来指向分配的数据
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)//buf缓存区，size读取文件大小，ppos当前读写位置
{
unsigned long p = *ppos;//p为当前读写位置
unsigned int count = size;//一次读取的大小
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)//是否超出读取获围
return 0;
if (count > MEMDEV_SIZE - p)
count = MEMDEV_SIZE - p;//count大于可读取的范围，则缩小读取范围。
/*读数据到用户空间*/
if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count))//返回buf,读取位置，读取数量
{
ret = - EFAULT;
}
else
{
*ppos += count;//将文件当前位置向后移
ret = count;//返回实际读取字节数
printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);
}
return ret;//返回实际读取字节数，判断读取是否成功
}
/*写函数*/
static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)//write和read类似，直接参考read
{
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)//作改变文件中的当前读/写位置, 并且新位置作为(正的)返回值在测试程序中要重新定位文件位置，whence这里被设置为 SEEK_SET
{
loff_t newpos;
switch(whence) {
case 0: /* SEEK_SET */
newpos = offset;//从文件头开始定位
break;
case 1: /* SEEK_CUR */
newpos = filp->f_pos + offset;//从文件中间定位
break;
case 2: /* SEEK_END */
newpos = MEMDEV_SIZE -1 + offset;//从文件尾开始定位，由于是从0开始，所以要减1
break;
default: /* can't happen */
return -EINVAL;
}
if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))
return -EINVAL;
filp->f_pos = newpos; //返回当前文件位置
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) //初始化模块
{
int result;
int i;
dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0); //MKDEV是将主设备号和次设备号转换为dev_t类型数据,参数mem_major在头文件中预设为254
/* 静态申请设备号*/
if (mem_major) //memdev.h 中定义了为254。所以本例为静态分配主设备号254
result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev"); //devno为主设备号，共申请两个连续的设备，设备名为"memdev"
else /* 动态分配设备号 */
{
result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev"); //&devno作为一个输出参数，次设备号从0开始分配，申请2个设备，设备名为"memdev"
mem_major = MAJOR(devno); //获取动态分配到的主设备号。
}
if (result < 0) //result返回0时为申请成功，反加负值为申请失败。
return result;
/*初始化cdev结构*/
cdev_init(&cdev, &mem_fops); //初始化cdev结构，将结构体cdev和mem_fops绑定起来
cdev.owner = THIS_MODULE; //驱动引用计数，作用是这个驱动正在使用的时候，你再次用inmod命令时，出现警告提示
cdev.ops = &mem_fops;
/* 注册字符设备 */
cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);//MEMDEV_NR_DEVS=2，分配2个设备
/* 为设备描述结构分配内存*/
mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL); //kmalloc函数返回的是虚拟地址(线性地址).
if (!mem_devp) /*申请失败*/
{
result = - ENOMEM;
goto fail_malloc;
}
memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev)); //新申请的内存做初始化工作
/*为设备分配内存*/
for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++)
{
mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;//#define MEMDEV_SIZE 4096
mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);//分配内存给两个设备
memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);//初始化新分配到的内存
}
return 0;
fail_malloc:
unregister_chrdev_region(devno, 1);//如果申请失败，注销设备
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_AUTHOR("David Xie");
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(memdev_init);
module_exit(memdev_exit);
test.c 测试程序
*******************************************************************************
#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);//调用mem_llseek（）定位，使文件指针移回到开始的位置，方便读
/*清除Buf*/
strcpy(Buf,"Buf is NULL!");//覆盖以前的值，以防读不出来的时候无法判断
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;
}