基本驱动模型

应用程序使用驱动：

一个设备驱动其实就是一个内核模块。

应用程序使用一个字符设备是通过使用其设备文件来完成的，通过对其设备文件的读写来完成对设备的交互：

 

那么，想要使用字符设备驱动就首先得有一个字符设备文件，创建一个字符设备文件的方式有两种：

 

 

驱动初始化

因为驱动程序是一个内核模块，所以驱动的初始化操作是放在内核模块的初始化函数里：

 

   主要流程如下：

 

下面展示一段示例代码：

 

 

 

 

 

下面来解释一下这段初始化代码中的函数和数据结构：

Struct cdev是用来表示设备的结构体，具体实现如下：

 

其中比较重要的就是其中特殊颜色的几个属性，设备操作集是指一些操作函数。设备号是用来标示设备的。设备数是用来表示同类型的设备一共有几个，这几个设备的主设备号相同，次设备号不同。比如串口1，串口2，它们的主设备号相同，次设备号不同。

Cdev有两种分配方式：

 

 

Det_t类型，指的是设备号。实际为32位的无符号整型。这个32位无符号整型包含了两部分，分别是主设备号，和次设备号，它们相互转化的方式为：

 

分配一个设备号的方式有两种：

 

因为设备号是一种资源，所以当驱动退出的时候，应该使用unregister_chrdev_region函数释放掉这个设备号。

 

Struct file_operations是一个函数指针的集合，定义的是能在设备上进行的操作，这个结构体里就是各种函数指针，你需要重新给这些函数指针赋值，来重定向各种文件操作。下面是给这个结构体赋值的语句。

 

关于上面那种赋值方式只说明两点：1.无所谓顺序。2.注意下面：

 

  

Cedv_init函数使用来初始化cdev结构体的，主要是为了将操作函数集加入到cdev中。

   

 

  Cdev_add用来向内核注册一个设备：

 

 

实现设备操作：

一般来说：常用的设备操作有以下几个：

v int (*open) (struct inode *, struct file *)打开设备，响应open系统

Open设备方法是驱动程序用来为以后的操作完成初始化准备工作的，在绝大部分驱动程序中，open完成如下工作：

1. 标明设备号。

2. 启动设备

      解释一下其中的比较重要的结构体：

  Struct file，在linux系统中，每一个打开的文件关联一个struct file结构，在内核打开文件的时候创建，在文件关闭后释放。他的重要成员如下：

  

 

      Struct inode，在linux中，每一个存在于文件系统里的文件都会关联一个inode结构（不论有没有打开），该结构主要记录物理信息，主要数据结构如下：

  

  例子程序如下：

  

v int (*release) (struct inode *, struct file *);关闭设备，响应close系统调用

Release方法要做的就是关闭设备。

下面是示例代码：

    

v loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int)重定位读写指针，响应lseek系统调用

文件当前读写指针重定位：

示例代码：

 

 

v ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *)从设备读取数据，响应read系统调用

参数意义如下：

 

 

Read设备方法通常完成两件事情：

1. 从设备中读取数据（属于硬件访问类操作）。

2. 将读取到的数据返回给应用程序。

 

示例代码：

 

 

 

 

用一张图说明read函数的工作流程：

 

 

v ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *)向设备写入数据，响应write系统调用

Write设备方法通常完成两件事：

1. 从应用程序提供的地址中取出数据，

2. 将数据写入设备（属于硬件访问类操作）。

 

驱动注销：

从内核中卸载驱动程序的时候，需要使用cdev_del函数来完成字符设备的注销。

示例代码：