Linux字符設備驅動編寫基本流程

 　　---簡介

　　Linux下的MISC簡單字符設備驅動雖然使用簡單，但卻不靈活。

　　只能建立主設備號為10的設備文件。字符設備比較容易理解，同時也能夠滿足大多數簡單的硬件設備,字符設備通過文件系          統中的名字來讀取。這些名字就是文件系統中的特殊文件或者稱為設備文件、文件系統的簡單結點，一般位於/dev/目錄下          使用ls進行查看會顯示以C開頭證明這是字符設備文件crw--w---- 1 root tty 4, 0 4月 14 11:05 tty0。第一個數字是主設備                號，第二個數字是次設備號。

　　---分配和釋放設備編號

　　1)在建立字符設備驅動時首先要獲取設備號，為此目的的必要的函數是register_chrdev_region,在linux/fs.h中聲明：int                register_chrdev_region(dev_t first, unsigned int count, char *name);first是你想要分配的起始設備編號，first的次編號通            常是0，count是你請求的連續設備編號的總數。count如果太大會溢出到下一個主設備號中。name是設備的名字，他會出          現在/proc/devices 和sysfs中。操作成功返回0，如果失敗會返回一個負的錯誤碼。

　　2)如果明確知道設備號可用那麼上一個方法可行，否則我們可以使用內核動態分配的設備號int alloc_chrdev_region(dev_t            *dev, unsigned int firstminor,unsigned int count, char *name);dev是個只輸出的參數，firstminor請求的第一個要用的次            編號，count和name的作用如上1)對於新驅動，最好的方法是進行動態分配

　　3)釋放設備號，void unregister_chrdev_region(dev_t first unsigned int count);

　　---文件操作file_operations結構體，內部連接了多個設備具體操作函數。該變量內部的函數指針指向驅動程序中的具體操           作，沒有對應動作的指針設置為NULL。

　　1)fops的第一個成員是struct module *owner 通常都是設置成THIS_MODULE。

　　linux/module.h中定義的宏。用來在他的操作還在被使用時阻止模塊被卸載。

　　2)loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);該方法用以改變文件中的當前讀/寫位置

　　返回新位置。

　　3)ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);該函數用以從設備文件

　　中讀取數據，讀取成功返回讀取的字節數。

　　4)ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *,size_t , loff_t *);該函數用以向設備

　　寫入數據，如果成功返回寫入的字節數。

　　5)int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);ioctl系統調用提供

　　發出設備特定命令的方法。

　　6)int (*open) (struct inode *, struct file *);設備文件進行的第一個操作，打開設備文件。

　　7)int (*release) (struct inode *， struct file *);釋放文件結構函數指針。

　　一般初始化該結構體如下：

　　struct file_operations fops = {

　　.owner = THIS_MODULE, .llseek = xxx_llseek, .read = xxx_read, .write = xxx_write,

　　.ioctl = xxx_ioctl, .open = xxx_open, .release = xxx_release };

　　PS:以上的文件操作函數指針並不是全部，只是介紹了幾個常用的操作。

　　---文件結構

　　struct file定義在linux/fs.h中，是設備驅動中第二個最重要的數據結構，此處的file和

　　用戶空間程序中的FILE指針沒有關系。前者位於內核空間，後者位於用戶控件。

　　文件結構代表一個打開的文件。(他不特定給設備驅動;系統中每個打開的文件

　　有一個關聯的struct file在內核空間)。它由內核在open時創建，並可以傳遞給文件件

　　操作函數，文件關閉之後，內核釋放數據結構。

　　1)mode_t f_mode。確定文件讀寫模式

　　2)loff_t f_ops。當前讀寫位置

　　3)unsigned int f_flags 。文件標志，O_RDONLY、O_NONBLOCK，

　　4)struct file_operations *f_op。關聯文件相關操作

　　5)void *private_data。open系統調用設置該指針NULL，指向分配的數據。

　　6)struct dentry *f_dentry。關聯到文件的目錄入口dentry結構。

　　---inode結構

　　inode結構由內核在內部用來表示文件。它和代表打開文件描述符的文件結構是不

　　同的。inode結構包含大量關於文件的信息。作為通用規則，這個結構只有兩個成

　　員對驅動代碼有作用。

　　dev_t i_rdev。對於代表設備文件的節點，這個成員包含實際的設備編號。

　　struct cdev *i_cdev。內核內部結構，代表字符設備。

　　---字符設備注冊

　　在內核調用你的設備操作前，你編寫分配並注冊一個或幾個struct cdev.

　　struct cdev *my_cdev = cdev_alloc(); my_cdev->ops = &my_fops;

　　或者定義成static均可。

　　對定義的cdev變量進行初始化，可以使用專門的函數，或者使用如上的方法。

　　cdev_init( my_cdev, &my_fops); 其實上邊的兩行代碼就是做了這個函數的工作。

　　最後告訴內核該cdev。

　　cdev_add(struct cdev *dev, dev_t num, unsigned int count);

　　/*上述總結，到此關於設備文件相關的結構數據以及如何注冊銷毀等操作相關的

　　函數基本上都已經介紹完畢。主要的還是要設計具體操作的函數來實現具體的

　　邏輯操作*/

　　以下代碼整理、摘錄自《Android深度探索HAL與驅動開發-李寧》LED驅動篇

　　#include

　　#include

　　#include

　　#include

　　#include

　　#include

　　#include

　　#deifne DEVICE_NAME "s3c6410_leds"

　　#define DEVICE_COUNT 1

　　#define S3C6410_LEDS_MAJOR 0

　　#define S3C6410_LEDS_MINOR 234

　　#define PARAM_SIZE 3

　　static int major = S3C6410_LEDS_MAJOR;

　　static int minor = S3C6410_LEDS_MINOR;

　　static dev_t dev_number;

　　static int leds_state = 1;

　　static char *params[] = {"string1","string2","string3"};

　　static iint param_size = PARAM_SIZE;

　　static struct class *leds_class = NULL;

　　static int s3c6410_leds_ioctl (struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)

　　{

　　switch (cmd)

　　{

　　unsigned tmp;

　　case 0:

　　case 1:

　　if (arg > 4)

　　return -EINVAL;

　　tmp = ioread32 (S3C64XX_GPMDAT);

　　if (cmd == 1)

　　tmp &= (~(1 << arg));

　　else

　　tmp |= (1 << arg);

　　iowrite32 (tmp, S3C64XX_GPMDAT);

　　return 0;

　　default : return -EINVAL;

　　}

　　}

　　static ssize_t s3c6410_leds_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)

　　{

　　unsigned tmp = count;

　　unsigned long i = 0;

　　memset(mem, 0, 4);

　　if (count > 4)

　　tmp = 4;

　　if (copy_from_user (mem, buf, tmp) )

　　return -EFAULT;

　　else{

　　for( i=0; i<4; i++)

　　{

　　tmp = ioread32(S3C64XX_GPMDAT);

　　if (mem[i] == '1')

　　tmp &= (~(1 << i));

　　else

　　tmp |= (1 << i);

　　iowrite32(tmp, S3C64XX_GPMDAT);

　　}

　　return count;

　　}

　　}

　　static struct file_operations dev_fops =

　　{.owner = THIS_MODULE, .unlocked_ioctl = s3c6410_leds_ioctl, .write = s3c6410_leds_write};

　　static struct cdev leds_cdev;

　　static int leds_create_device(void)

　　{

　　int ret = 0;

　　int err = 0;

　　cdev_init (&leds_cdev, &dev_fops);

　　leds_cdev.owner = THIS_MODULE;

　　if (major > 0)

　　{

　　dev_number = MKDEV(major,minor);

　　err = register_chrdev_region(dev_number, DEVICE_COUNT, DEVICE_NAME);

　　if (err < 0)

　　{

　　printk(KERN_WANRING "register_chrdev_region errorn");

　　return err

　　}

　　}

　　else{

　　err = alloc_chrdev_region(&leds_cdev.dev, 10, DEVICE_COUNT, DEVICE_NAME);

　　if(err < 0)

　　{

　　printk (KERN_WARNING "alloc_chrdev_region errorn");

　　retur