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Linux系統(tǒng)移植和驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)專(zhuān)欄

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前言

??驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)需要先熟悉基本概念類(lèi)型，本篇講解linux雜項(xiàng)設(shè)備基礎(chǔ)，還是基于虛擬機(jī)ubuntu去制作驅(qū)動(dòng)，只需要虛擬機(jī)就可以嘗試編寫(xiě)注冊(cè)雜項(xiàng)設(shè)備的基本流程。

linux三大設(shè)備驅(qū)動(dòng)

• 字符設(shè)備：IO的傳輸過(guò)程是以字符為單位的，沒(méi)有緩沖，比如I2C（SDA、SCL），SPI（MISO、MOSI、SCLK、CS）。
• 塊設(shè)備：IO的傳輸過(guò)程是以塊為單位的，跟存儲(chǔ)相關(guān)的都屬于塊設(shè)備，比如tf卡，sd卡。
• 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：IO的傳輸以socket套接字來(lái)訪問(wèn)的。

雜項(xiàng)設(shè)備

• 雜項(xiàng)設(shè)備是屬于字符設(shè)備，可以自動(dòng)生成設(shè)備節(jié)點(diǎn)，設(shè)備節(jié)點(diǎn)位于/dev/目錄下，是設(shè)備名稱(chēng)，如/dev/ttyS9等。
• 主設(shè)備號(hào)相同，統(tǒng)一為10，次設(shè)備號(hào)不同，主設(shè)備相同可以節(jié)省內(nèi)核資源。
  通過(guò)下列指令，可以查看系統(tǒng)雜項(xiàng)設(shè)備

cat /proc/misc

??在虛擬機(jī)上測(cè)試，查看雜項(xiàng)：
??

• 設(shè)備號(hào)分為主設(shè)備號(hào)和次設(shè)備號(hào)，主設(shè)備號(hào)是唯一的，次設(shè)備號(hào)不一定唯一。
  通過(guò)下列指令，可以查看系統(tǒng)主設(shè)備號(hào)：

cat /proc/devices

??

雜項(xiàng)設(shè)備描述結(jié)構(gòu)體

??ubuntu來(lái)說(shuō)，自帶的/usr/src下的就是內(nèi)核的頭文件。

cd /usr/src/linux-headers-4.18.0-15
vi include/linux/miscdevice.h

??定位到之前ubuntu自帶的內(nèi)核頭文件下：
??
??

??查看到雜項(xiàng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)體：

struct miscdevice  {
        int minor;  // 次設(shè)備號(hào)
        const char *name;  // 設(shè)備節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)（如/dev/ttyS8，則ttyS是名稱(chēng)）
        const struct file_operations *fops; // 文件操作集（非常重要）
        struct list_head list; 
        struct device *parent;
        struct device *this_device;
        const struct attribute_group **groups; 
        const char *nodename; 
        umode_t mode;
};

??（注意：沒(méi)打注釋的，一般不管）

雜項(xiàng)設(shè)備文件操作集

cd /usr/src/linux-headers-4.18.0-15
vi include/linux/fs.h

??搜索到（vi則直接使用“/”）:
??

struct file_operations {
        struct module *owner;
        loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
        ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
        ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
        ssize_t (*read_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
        ssize_t (*write_iter) (struct kiocb *, struct iov_iter *);
        int (*iterate) (struct file *, struct dir_context *);
        int (*iterate_shared) (struct file *, struct dir_context *);
        __poll_t (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
        long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
        long (*compat_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);
        int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);
        unsigned long mmap_supported_flags;
        int (*open) (struct inode *, struct file *);
        int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
        int (*release) (struct inode *, struct file *);
        int (*fsync) (struct file *, loff_t, loff_t, int datasync);
        int (*fasync) (int, struct file *, int);
        int (*lock) (struct file *, int, struct file_lock *);
        ssize_t (*sendpage) (struct file *, struct page *, int, size_t, loff_t *, int);
        unsigned long (*get_unmapped_area)(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
        int (*check_flags)(int);
        int (*setfl)(struct file *, unsigned long);
        int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
        ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, loff_t *, size_t, unsigned int);
        ssize_t (*splice_read)(struct file *, loff_t *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned int);
        int (*setlease)(struct file *, long, struct file_lock **, void **);
        long (*fallocate)(struct file *file, int mode, loff_t offset,
                          loff_t len);
        void (*show_fdinfo)(struct seq_file *m, struct file *f);
#ifndef CONFIG_MMU
        unsigned (*mmap_capabilities)(struct file *);
#endif
        ssize_t (*copy_file_range)(struct file *, loff_t, struct file *,
                        loff_t, size_t, unsigned int);
        int (*clone_file_range)(struct file *, loff_t, struct file *, loff_t,
                        u64);
        ssize_t (*dedupe_file_range)(struct file *, u64, u64, struct file *,
                        u64);
} __randomize_layout;

??例如read函數(shù)，那么就是打開(kāi)驅(qū)動(dòng)使用系統(tǒng)read，打開(kāi)這個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的句柄，那么久會(huì)調(diào)用read函數(shù)，其他的以此類(lèi)推，還比較好理解。
??以我們一個(gè)registerHelloWorld為例子，來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)明。

驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)空模板準(zhǔn)備

??首先復(fù)制之前的hello world的驅(qū)動(dòng)，改個(gè)名字為：registerMiscDev：

cd ~/work/drive
cp -arf hellowolrd registerMiscDev

??

cd registerMiscDev/
rm *.ko *.o *.order *.symvers

??這里刪除起來(lái)麻煩，修改makefile，添加clean：
??

??然后測(cè)試一下：
??

??繼續(xù)修改源碼文件名稱(chēng)：

mv helloworld.c registerMiscDev.c

??修改完如下：
??

??然后修改makefile里面的（obj-m模塊名稱(chēng)改下），模板準(zhǔn)備好了
??

??下面基于registerMiscDev.c文件進(jìn)行注冊(cè)雜項(xiàng)設(shè)備，在修改.c文件：
??

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

static int registerMiscDev_init(void)
{ 
    // 在內(nèi)核里面無(wú)法使用基礎(chǔ)c庫(kù)printf，需要使用內(nèi)核庫(kù)printk
    printk("Hello, I’m hongPangZi, registerMiscDev_init\n");	
    return 0;
}
static void registerMiscDev_exit(void)
{
    printk("bye-bye!!!\n");
}
MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(registerMiscDev_init);

module_exit(registerMiscDev_exit); 

雜項(xiàng)設(shè)備注冊(cè)流程Demo

步驟一：填充miscdevice結(jié)構(gòu)體

??在編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，代碼中填充信息結(jié)構(gòu)體。
??添加頭文件miscdevice.h

#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>

??

??然后填充雜項(xiàng)設(shè)備結(jié)構(gòu)體：
??

??(注意：開(kāi)始為“.”，結(jié)束為“,”，最后一行習(xí)慣加“,”了，這樣可以全部統(tǒng)一復(fù)制啥的，省的加沒(méi)加的)

struct miscdevice misc_dev {
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINRO, // 這個(gè)宏是動(dòng)態(tài)分配次設(shè)備號(hào)，避免沖突
    .name = "register_hongPangZi_misc,  // 設(shè)備節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)
    .fops = misc_fops, // 這個(gè)變量記住，自己起的，步驟二使用
}

??

步驟二：填充file_operations結(jié)構(gòu)體

??在編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，代碼中填充文件操作結(jié)構(gòu)體。
??

struct file_operations misc_fops {
  .owner = THIS_MODULE
}

??

步驟三：注冊(cè)雜項(xiàng)設(shè)備并生成設(shè)備節(jié)點(diǎn)

??注冊(cè)到內(nèi)核：

static int registerMiscDev_init(void)
{ 
    // 在內(nèi)核里面無(wú)法使用基礎(chǔ)c庫(kù)printf，需要使用內(nèi)核庫(kù)printk
    printk("Hello, I’m hongPangZi, registerMiscDev_init\n");	

    int ret = 0;
    ret = misc_register(misc_dev);
    if(ret < 0)
    {
        printk("Failed to misc_register(misc_dev)\n");	
        return -1;
    } 
    return 0;
}

??

??有注冊(cè)就有注銷(xiāo)：

static int registerMiscDev_init(void)
{ 
    // 在內(nèi)核里面無(wú)法使用基礎(chǔ)c庫(kù)printf，需要使用內(nèi)核庫(kù)printk
    printk("Hello, I’m hongPangZi, registerMiscDev_init\n");	

    int ret = 0;
    ret = misc_register(&misc_dev);
    if(ret < 0)
    {
        printk("Failed to misc_register(misc_dev)\n");	
        return -1;
    } 
    return 0;
}

??

??完整的文件源碼：

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>

struct file_operations misc_fops = {
  .owner = THIS_MODULE,
};

struct miscdevice misc_dev = {
    .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR, // 這個(gè)宏是動(dòng)態(tài)分配次設(shè)備號(hào)，避免沖突
    .name = "register_hongPangZi_misc", // 設(shè)備節(jié)點(diǎn)名稱(chēng)
    .fops = &misc_fops,  // 這個(gè)變量記住，自己起的，步驟二使用
};

static int registerMiscDev_init(void)
{ 
    // 在內(nèi)核里面無(wú)法使用基礎(chǔ)c庫(kù)printf，需要使用內(nèi)核庫(kù)printk
    printk("Hello, I’m hongPangZi, registerMiscDev_init\n");	

    int ret = 0;
    ret = misc_register(&misc_dev);
    if(ret < 0)
    {
        printk("Failed to misc_register(&misc_dev)\n");	
        return -1;
    } 
    return 0;
}

static void registerMiscDev_exit(void)
{
    misc_deregister(&misc_dev);
    printk("bye-bye!!!\n");
}

MODULE_LICENSE("GPL");
module_init(registerMiscDev_init);
module_exit(registerMiscDev_exit);

步驟四：編譯make

make

??直接在驅(qū)動(dòng)工程目錄編譯：
??

??下面這個(gè)警告，實(shí)際上定義要在任何使用函數(shù)之前：
??

??修改下：
??

??

??編譯成功
??

步驟五：加載卸載驅(qū)動(dòng)測(cè)試

??將驅(qū)動(dòng)拷貝到開(kāi)發(fā)板或者目標(biāo)系統(tǒng)，然后使用加載指令：

sudo insmod registerMiscDev.ko

??會(huì)打印入口加載的printk輸出。
??

??出現(xiàn)問(wèn)題可能原因一是內(nèi)核編譯使用的編譯器和模塊使用的編譯器版本不一致。ubuntu中printk終端打入內(nèi)核日志消息了，可以使用dmesg進(jìn)行查看：

dmesg

??

??然后查看是否加入了雜項(xiàng)設(shè)備節(jié)點(diǎn)：
??

??然后注銷(xiāo)：

sudo rmmod registerMiscDev.ko

??

??跟隨著，結(jié)點(diǎn)消失了：
??

入坑

入坑一：編譯報(bào)錯(cuò)，結(jié)構(gòu)體之后未加分號(hào)

問(wèn)題

??編譯錯(cuò)誤，結(jié)構(gòu)體后面加分號(hào)

解決

??加分號(hào)，腦袋有點(diǎn)蒙
??

入坑二：編譯錯(cuò)誤，文件操作指針問(wèn)題

問(wèn)題

??

解決

??這是寫(xiě)錯(cuò)了，是指針，需要加取地址&。

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到了這里，關(guān)于Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)筆記（四）：設(shè)備驅(qū)動(dòng)介紹、熟悉雜項(xiàng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)和ubuntu開(kāi)發(fā)雜項(xiàng)設(shè)備Demo的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！