字符設備驅動

1.定義

以字節(jié)流的形式進行訪問，且只能順序訪問的設備，針對字符設備編寫的驅動叫做字符設備驅動

2.字符設備框架

用戶空間通過IO函數(shù)如open、read、write、close等函數(shù)接口，調(diào)用內(nèi)核空間中的字符設備驅動函數(shù)中的用戶自定義的open、read、write、close等函數(shù)，通過內(nèi)核驅動函數(shù)去操控相應的字符設備。當設備驅動注冊進內(nèi)核時，內(nèi)核會分配給注冊的設備驅動一個編號，每注冊一個設備驅動都會給一個新的編號，這個編號叫做設備號，設備號是設備驅動在內(nèi)核中的身份標志。設備號是一個32位的數(shù)據(jù)，由主設備號和次設備號組成，主設備號用來標識一類設備，次設備號用來標識這一類設備中的其中一個設備，一般一類設備的主設備號是一樣的，但是因為要標識該類設備下的不同設備，因此次設備號是不一致的。設備號中主設備號占據(jù)高12位，次設備號占據(jù)低20位。設備號=主設備號<<20|次設備號。當在注冊驅動后會得到驅動對應的設備號，并且基于這個設備號會在內(nèi)核文件系統(tǒng)中創(chuàng)建一個設備文件，這個設備文件起到了一個承上啟下的作用，在用戶空間中通過IO函數(shù)操作設備文件從而操控設備。

3.字符設備內(nèi)部實現(xiàn)原理

用戶空間調(diào)用IO函數(shù)打開設備文件后，系統(tǒng)為該設備文件分配一個inode號，inode號是文件系統(tǒng)中的唯一標識，同時也是索引當前文件的inode結構體的索引號，只要文件存在于文件系統(tǒng)中，內(nèi)核一定會存在一個inode結構體，這個結構體內(nèi)部存放了文件的相關信息，當驅動設備注冊時，會申請一個設備號，設備號會被填充到inode結構體中。

當用戶空間調(diào)用IO函數(shù)時，根據(jù)open傳遞的文件路徑找到設備文件對應的inode結構體，根據(jù)inode結構體中的設備號從而在inode結構體成員的共用體成員找到字符設備驅動的對象指針，通過該字符設備指針找到該指針指向的字符設備對象結構體，從而找到該結構體中的操作方法結構體指針，根據(jù)操作方法結構體指針回調(diào)對應的文件操作方法，從而控制硬件設備。

設備號是驅動存在在內(nèi)核的標識，是連接設備驅動和設備文件的紐帶，用戶空間調(diào)用IO函數(shù)，找到設備文件的inode結構體，再通過設備號，找到相應的驅動對象結構體，通過驅動對象結構體中的操作方法結構體，找到對應的設備文件操作方法函數(shù)，回調(diào)該函數(shù)，從而控制硬件。

注冊字符設備驅動步驟：

<1>分配字符設備驅動對象空間

<2>初始化字符設備驅動成員--指向字符設備驅動對象的指針和操作方法結構體

<3>申請設備號--為了將設備文件和字符驅動通過設備號連接起來

<4>將字符設備驅動注冊進內(nèi)核

代碼實例：文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-555347.html

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/slab.h>
#include "led.h"
struct cdev *cdev;
unsigned int major=500;
unsigned int minor=0;
dev_t devno;
struct class *cls;
struct device * dev;
int mycdev_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
    return 0;
}

long mycdev_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
    return 0;
}
int mycdev_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
    printk("%s:%s:%d\n",__FILE__,__func__,__LINE__);
    return 0;
}
//定義操作方法結構體變量并賦值
struct file_operations fops={

    .open=mycdev_open,
    .unlocked_ioctl=mycdev_ioctl,
    .release=mycdev_close,
};

static int __init mycdev_init(void)
{
    int ret,i;
    //1.分配對象空間
    cdev=cdev_alloc();
    if(cdev==NULL)
    {
        printk("分配字符設備驅動對象失敗\n");
        ret=-EFAULT;
        goto OUT1;
    }
    printk("分配對象空間成功\n");
    //2.初始化對象
    cdev_init(cdev,&fops);
    //3.申請設備號
    if(major>0)//靜態(tài)指定設備號
    {
        ret= register_chrdev_region(MKDEV(major,minor),3,"myled");
        if(ret)
        {
            printk("靜態(tài)指定設備號失敗\n");
            goto OUT2;
        }
    }
    else if(major==0)//動態(tài)申請設備號
    {
        ret=alloc_chrdev_region(&devno,minor,3,"myled");
        if(ret)
        {
            printk("動態(tài)申請設備號失敗\n");
            goto OUT2;
        }
        //獲取主設備號和次設備號
        major=MAJOR(devno);
        minor=MINOR(devno);
    }
    printk("申請設備號成功\n");
    //4.注冊字符設備驅動對象
    ret=cdev_add(cdev,MKDEV(major,minor),3);
    if(ret)
    {
        printk("注冊字符設備驅動對象失敗\n");
        goto OUT3;
    }
    printk("注冊字符設備驅動對象成功\n");
    //向上提交目錄
    cls=class_create(THIS_MODULE,"myled");
    if(IS_ERR(cls))
    {
        printk("向上提交目錄失敗\n");
        ret=-PTR_ERR(cls);
        goto OUT4;
    }
    printk("向上提交目錄成功\n");
    //向上提交設備節(jié)點信息
    for(i=0;i<3;i++)
    {
         dev=device_create(cls,NULL,MKDEV(major,i),NULL,"myled%d",i);
         if(IS_ERR(dev))
         {
            ret=-PTR_ERR(dev);
            goto OUT5;
         }
    }
    printk("向上提交設備節(jié)點成功\n");
    //完成硬件寄存器地址的映射以及初始化
    return 0;
OUT5:
    //釋放已經(jīng)申請的設備節(jié)點信息
    for(--i;i>=0;i--)
    {
        device_destroy(cls,MKDEV(major,i));
    }
    //釋放目錄空間
    class_destroy(cls);
OUT4:
    //注銷字符設備驅動對象
    cdev_del(cdev);
OUT3:
    //釋放設備號
    unregister_chrdev_region(MKDEV(major,minor),3);
OUT2:
//釋放對象空間
    kfree(cdev);
OUT1:
    return ret;
}
static void __exit mycdev_exit(void)
{
    //銷毀設備節(jié)點
    int i;
    for(i=0;i<3;i++)
    {
        device_destroy(cls,MKDEV(major,i));
    }
    //釋放目錄空間
    class_destroy(cls);
    //1.注銷字符設備驅動對象
     cdev_del(cdev);
    //2.釋放設備號
     unregister_chrdev_region(MKDEV(major,minor),3);
    //3.釋放對象空間
     kfree(cdev);
}
module_init(mycdev_init);
module_exit(mycdev_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

到了這里，關于驅動開發(fā)--字符驅動設備2的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！